在 FreeBSD 上使用 Vagrant 进行测试
作者：Brad Davis
随着持续集成在全球开发领域日益普及，让相关团队能够快速拉起一个操作系统（OS）容器、针对该容器进行测试、然后迅速回收这些资源，变得愈发必要。
这种做法已普遍流行的一种常见场景，是为 SaltStack、Puppet 或 Ansible 等众多配置引擎（CFE）工具编写 recipe。这让现代运维开发（DevOps）团队能够快速评估对配置管理器的改动：拉起一台他们需要测试的目标机器版本，运行 recipe，必要时进行调试，直到其正常工作。测试成功后，测试机即可销毁。
简化构建
对测试环境快速访问的需求，催生了若干旨在让敏捷开发者能按需快速创建、测试并回收测试环境的工具与工具集。Vagrant 让任何人都能轻松下载一个 OS 镜像，并迅速在虚拟机（VM）中拉起用于测试。
正如 Vagrant 官网（http://www.vagrantup.com/about.html）所述：
Vagrant 是一款用于构建完整开发环境的工具。凭借易用的工作流和对自动化的专注，Vagrant 缩短了开发与环境的搭建时间，提升了开发与生产环境的一致性，并让“在我机器上能跑”这类借口成为历史。
Vagrant 由 Mitchell Hashimoto 于 2010 年 1 月发起。在将近三年的时间里，Vagrant 一直是 Mitchell 的副业项目，他在全职工作之余的闲暇时间投入其中。这段时间里，Vagrant 逐步赢得了从个人到大型公司整个开发团队的信任与使用。
2012 年 11 月，Mitchell 创立了 HashiCorp，以全职支持 Vagrant 的开发。HashiCorp 构建商业附加组件，并为 Vagrant 提供专业支持和培训。
Vagrant 始终是一款采用宽松许可的开源项目，并将一直如此。Vagrant 的每一次发布都是数百位贡献者共同参与开源项目的成果。
Vagrant 可用于 Windows、Mac OS X、CentOS、Debian 系统，可从 https://www.vagrantup.com/downloads.html 获取。常见支持的虚拟化平台包括 VMware 和 Oracle VirtualBox。
使用 Vagrant 这类工具能让此流程极为高效，并可借助 Packer 等工具轻松配置成可重复的流程。
Packer
如前所述，Vagrant 在测试各类配置变更时非常有用。许多在不同企业和开发团队工作的同事每天都在使用它。我最初接触 Vagrant 是通过 Packer。Packer 是 HashiCorp 的另一个项目，旨在通过虚拟机中的虚拟键盘执行命令来编排安装程序。Packer 支持 Amazon Web Services（AWS）、Digital Ocean、VMware、QEMU、Oracle VirtualBox 等众多虚拟化环境中的虚拟机。
HashiCorp 在其网站（http://www.packer.io）上对 Packer 的定义是：
Packer 是一款从单一源配置为多个平台创建机器镜像和容器镜像的工具。
简而言之，Packer 提供了一个进入虚拟机的接口，命令可以像操作员坐在键盘前一样输入。因此，Packer 脚本主要由键盘命令和等待语句构成。Packer 的输出通过模拟的 VGA 控制台产生，因此脚本无法判断某条命令是否已完成。
这一自动化层带来了一些困难，因为 Packer 要求操作员理解所输入命令的时序。如果一条命令在下一命令执行前未能完成，可能无法正确缓冲，导致脚本彻底失败，或之后的每条命令各自失败。因此建议把等待时间留得充裕些。
操作员还必须根据虚拟机所建硬件类型理解系统时序。是用 SSD？机械盘？5400 还是 7200 转 SATA？10K 还是 15K 的 SAS/SCSI？系统的整体健康状况和负载如何？这些因素都会影响所运行命令的时序。
幸运的是，借助 Packer 和 Vagrant，设置和测试这些配置非常轻松，可按需调整。最终，一份 Packer 脚本可以调优，用于为多个平台构建 VM 镜像。
Packer 与 Vagrant
借助 Packer，我开发出了一套 recipe，能够创建虚拟机、安装 FreeBSD，再将其打包供 Vagrant 使用。该脚本随后可以修改和调优，以支持传统裸金属硬件以及基于固态硬盘的系统。由于 Packer 让构建虚拟机变得如此轻松高效，做实验其实并不痛苦。
发布 Vagrant 镜像
在完成 Packer 相关工作后，我们发现 FreeBSD 项目已经支持构建各种类型的虚拟机，包括 Amazon EC2、Google Cloud Compute、VMware 和 Oracle VirtualBox。这意味着从正常发布流程创建 FreeBSD Vagrant 镜像应当相对简单。在 FreeBSD 发布工程师 Glen Barber 的帮助下，几周内就构建出了镜像，可随 FreeBSD 10.2-RELEASE 使用。
Vagrant 入门
默认情况下，Vagrant 有所谓的“base box”。base box 是预先配置好与 Vagrant 协同工作、并预装了一些工具的 OS 镜像。base box 至少应具备在虚拟化环境下良好运行所需的工具。有些 base box 被预配置为完整的开发栈环境，已预装数据库、Web 服务器等。
下面演示在 Apple 电脑上设置 Vagrant 的步骤。
环境参数——物理系统：
运行 OS X 的 MacBook Pro
Vagrant base box：FreeBSD base box
前置条件
第一步，如果尚未安装 Oracle VirtualBox（https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads）或 VMWare（https://www.vmware.com/products/desktop-virtualization.html），请先在你的机器上安装。
然后从 http://www.vagrantup.com/downloads.html 下载 Vagrant。
将两个软件包都安装到你的系统上。
拉起虚拟机
打开终端，创建一个目录用于存放配置和 base box。配置存放在名为 Vagrantfile 的文件中。
本例中创建一个名为 testing 的目录，并安装 FreeBSD 10.2-RELEASE base box。
init 阶段会从 FreeBSD 发布工程师发布的官方镜像下载 base box。下载并设置完毕后，下一步会克隆该 VM 并启动它。这一步很重要，因为它能让快速测试在克隆中进行，随后可轻松回滚到干净状态并重新启动。
VM 启动后，登录到虚拟机很简单：
默认情况下，所有 Vagrant base box 都有一个名为“vagrant”的用户，并预装了 ssh 密钥。通常在一个系统上存在已知用户和公开可用的 ssh 密钥是重大的安全漏洞。Vagrant 试图通过把 VM 配置为 NAT 模式、将 VM 隐藏在你本机 IP 地址之后来回应这一顾虑。这能阻止本机以外的任何人直接访问该虚拟机。虽然还可以采取其他安全措施更好地保护本地系统，但这已超出本文范围，此处不做讨论。
关于 Vagrant 系统中 root 用户的另一重要提示：通常会包含 sudo 软件包并配置成允许“vagrant”用户做任何它需要做的事。但如果出于某种原因需要 root 密码，默认的 root 密码是“vagrant”。最新信息请始终参考 Vagrant 文档站点：https://docs.vagrantup.com/v2/boxes/base.html。
好了，该装些工具开始了。首先安装 NGINX 和 VIM 软件包（以下命令需以 root 身份执行）：
安装完成后，验证 NGINX 能按预期启动并做一些测试：
找到机器的 IP 地址，并确认 Nginx 正常工作：
如上所示，这台 Vagrant 机器的 IP 当前是 172.16.245.130。打开浏览器访问 http://172.16.245.130，正常运行的 NGINX 实例应返回默认页面。恭喜！NGINX 工作正常。
Vagrant 的威力
现在来做点危险的事，借以展示 Vagrant 的威力。
举例来说，假设 FreeBSD 内核“神秘地”消失了（需以 root 身份执行）：
VM 此刻仍运行正常，并且只要内核还驻留在内存中就很可能继续如此。可一旦重启会发生什么？简而言之，它再也回不来了：
留出充足时间让 VM 重启，再尝试重新连接：
它最终会超时。现在该怎么办？
当然，修复 VM 有多种方式；如果这是生产系统，我们可能会采取其中任何一种。但这是测试环境，Vagrant 的威力就在于能快速回滚到干净状态：
现在我们又回来了，可以继续。
其他一些有用的命令包括关闭 Vagrant 实例：
当然内置帮助也很有用：
用完某个 box 后，可使用 vagrant box 子命令与之交互。例如列出可用的 box：
销毁不再需要的 box：
总结
本文介绍了 Vagrant，以及如何用它拉起虚拟机进行测试。希望这能为你简化工作流、让软件或基础设施的测试与开发更轻松提供一些思路。更多信息请访问 Vagrant 官网：http://www.vagrantup.com。HashiCorp 维护着一个名为 Atlas 的 Vagrant box 仓库，用于测试和运行各种操作系统与配置。官方 FreeBSD Vagrant box 列表可在 Atlas 的 FreeBSD 区块查看：https://atlas.hashicorp.com/freebsd/。
BRAD DAVIS 曾担任系统架构师、开发者和顾问。作为 FreeBSD committer 已逾 10 年，参与项目的许多不同领域。他从文档 committer 起步，并以此知识协助集群管理和 Postmaster 团队。从这些项目退休后，他涉猎过 pkg 和 poudriere 项目。目前 Brad 从事文档、Ports 以及 RaspBSD 项目的工作，该项目将为 FreeBSD 在 BeagleBone Black 和树莓派等 ARM 系统上提供额外工具。难得有空闲时，Brad 喜欢滑雪和骑摩托车。
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