Vagrant 入门指南

Vagrant 简介

Vagrant 是一个用来构建和管理虚拟机环境的工具。Vagrant 有着易于使用的工作流,并且专注于自动化,降低了开发者搭建环境的时间,提高了生产力。解决了“在我的机器上可以工作”的问题。
Vagrant 是为了方便的实现虚拟化环境而设计的,使用 Ruby 开发,基于 VirtualBox 等虚拟机管理软件的接口,提供了一个可配置、轻量级的便携式虚拟开发环境。使用 Vagrant 可以很方便的就建立起来一个虚拟环境,而且可以模拟多台虚拟机,这样我们平时还可以在开发机模拟分布式系统。
团队新员工加入,常常会遇到花一天甚至更多时间来从头搭建完整的开发环境,而有了Vagrant,只需要直接将已经打包好的 package(里面包括开发工具,代码库,配置好的服务器等)拿过来就可以工作了,这对于提升工作效率非常有帮助。

为什么选择 Vagrant

Vagrant 提供了一个易于配置,可重复使用,兼容的环境,通过一个单一的工作流程来控制,帮助你和团队最大化生产力和灵活性。
为了实现 Vagrant 的魔力,Vagrant 站在了巨人的肩膀上。虚拟机的配置基于 VirtualBox,VMware,AWS 或者其他提供商。然后一些配置工具,比如 shell 脚本,Chef 或者 Puppet 可以自动化地在虚拟机安装并配置软件。

对于开发者人员

如果你是一个开发者,Vagrant 将在一个一次性的、一致的环境中隔离依赖项及其配置,而不会影响你习惯使用的任何工具(编辑器、浏览器、调试器等)。一旦你或者其他人创建了一个 Vagrantfile,你只需要执行 vagrant up 所有的东西就自动安装和配置了。你团队中的其他成员使用同一个配置文件来创建开发环境,因此不管你工作在 Linux,MacOS X 还是 Windows, 所有团队的成员都可以在统一的环境环境中运行代码,这样就可以避免“在我的机器上可以工作”的问题。

对于运维人员

如果你是一个运维工程师或者 DevOps 工程师,Vagrant 给予你一个一次性的环境来开发和测试基础架构管理脚本。你可以使用本地虚拟机(比如 VirtualBox 或者 VMware)马上测试一些东西,比如 shell 脚本,Chef cookbooks,Puppet 模块等。然后,你可以用同样的配置在远程云上,比如 AWS 或者 RackSpace,来测试这些脚本。抛弃之前自定义脚本来回收 EC2 实例吧,停止使用 SSH 在各种机器之间跳来跳去,请开始使用 Vagrant 来给你的工作带来更多便利。

Vagrant 和 Terraform 的区别

Vagrant 和 Terraform 都出自同一个公司 HashiCorp,该公司主要做一些开源软件,相关的产品还有 Packer,Consul,Vault,Nomad 等。
Terraform 的主要用途是管理云提供商的远程资源,比如 AWS。Terraform 可以管理横跨多个云提供商巨量的基础设施。而 Vagrant 主要用来管理仅使用少量虚拟机的本地开发环境。
Vagrant 用于开发环境,Terraform 普遍用于基础设施管理。

VirtualBox 安装

VirtualBox 是 Oracle 开源的虚拟化系统,和 VMware 是同类产品,支持多个平台,可以到官方网站:https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads 下载适合你平台的 VirtualBox 最新版本并安装。

提示:对于 Mac 用户,如果系统为 OSX 10.13.3(mac OS High Sierra) 或者更高版本,安装过程可能会失败,报错提示安装失败,安装器遇到了一个错误导致安装失败...,原因是新版本 Mac 系统的安全机制阻止外部内核扩展安装,导致安装失败。两种解决方法:
  1. 进入系统偏好设置>安全性与隐私>通用,然后手动允许;
  2. 在终端敲命令禁用此安全特性:sudo spctl --master-disable;

Vagrant 安装

到官方网站下载相应系统平台的安装包:http://www.vagrantup.com/downloads.html
直接根据向导进行操作即可完成安装,安装完后就可以在终端输入 vagrant 命令了。

提示:尽量下载最新的程序,因为VirtualBox经常升级,升级后有些接口会变化,老的Vagrant 可能无法使用。

Vagrant 启动第一台虚拟机

到此准备工作(VirtualBox 和 Vagrant 安装)基本上做完了,接下来就可以通过 Vagrant 来启动一台虚拟机了。
在启动虚拟机之前先简单介绍下 Vagrant box:box 是一个打包好的操作系统,是一个后缀名为 .box 的文件,其实是一个压缩包,里面包含了 Vagrant 的配置信息和 VirtualBox 的虚拟机镜像文件。vagrant up 启动虚拟机是基于 box 文件的,因此在启动虚拟机前必须得把 box 文件准备好。或者也可以在启动的时候指定远程 box 地址,在这里我把 box 文件下载下来,然后启动时指定该文件。

我使用网上分享的 ubuntu-server-16.04 这个 box,由于vagrant 官方 box 下载速度特别慢,所以在此提供一下该 box 的百度网盘下载地址,加速下载:https://pan.baidu.com/s/1wJCeWEyxKQLVPi1IH1IlYg
1.新建一个目录作为 Vagrant 的工程目录

$haohao cd /Users/haohao
$haohao mkdir vagrant

2.添加前面下载的 box
添加 box 命令格式:vagrant box add <本地 box 名称> <box 文件>

本地 box 名称:自定义名称,该名称是本地 vagrant 管理时使用的名称;
box 文件:前面下载的 vagrant box 文件或者远程 box url 地址;
$haohao vagrant box add ubuntu-server-16.04 ubuntu-server-16.04-amd64-vagrant.box
==> box: Box file was not detected as metadata. Adding it directly...
==> box: Adding box 'ubuntu-server-16.04' (v0) for provider:
    box: Unpacking necessary files from: file:///Users/haohao/vagrant/ubuntu-server-16.04-amd64-vagrant.box
==> box: Successfully added box 'ubuntu-server-16.04' (v0) for 'virtualbox'!

3.查看 box 是否添加成功
查看当前 vagrant 中有哪些 box:vagrant box list

$haohao vagrant box list
ubuntu-server-16.04 (virtualbox, 0)

4.初始化上面添加的 box
初始化命令格式:vagrant init <本地 box 名称>
本地 box 名称:第 2 步中添加的 box 名称
这里初始化前面添加的 box,初始化后会在当前目录生产一个 Vagrantfile 文件,里面包含了虚拟机的各种配置,关于具体每个配置项是什么意思,后面会介绍。

$haohao vagrant init 'ubuntu-server-16.04'
A `Vagrantfile` has been placed in this directory. You are now
ready to `vagrant up` your first virtual environment! Please read
the comments in the Vagrantfile as well as documentation on
`vagrantup.com` for more information on using Vagrant.

5.启动虚拟机
虚拟机启动命令:vagrant up
启动虚拟机时会自动将当前目录(即 Vagrantfile 文件所在目录),和虚拟机的 /vagrant 目录共享。

$haohao vagrant up
Bringing machine 'default' up with 'virtualbox' provider...
==> default: Importing base box 'ubuntu-server-16.04'...
==> default: Matching MAC address for NAT networking...
==> default: Setting the name of the VM: vagrant_default_1524288099752_62326
==> default: Clearing any previously set network interfaces...
.....
==> default: Mounting shared folders...
    default: /vagrant => /Users/haohao/vagrant

6.连接虚拟机
命令格式:vagrant ssh

$haohao vagrant ssh
Welcome to Ubuntu 16.04.3 LTS (GNU/Linux 4.4.0-98-generic x86_64)

 * Documentation:  https://help.ubuntu.com
 * Management:     https://landscape.canonical.com
 * Support:        https://ubuntu.com/advantage

  Get cloud support with Ubuntu Advantage Cloud Guest:
    http://www.ubuntu.com/business/services/cloud

0 packages can be updated.
0 updates are security updates.

Last login: Sat Apr 21 05:28:37 2018 from 10.0.2.2
ubuntu@ubuntu-xenial:~$

7.查看 Vagrant 共享目录
进入虚拟机后执行 df -h 可以看到 Vagrant 默认把宿主机 Vagrantfile 所在的目录和虚拟机的 /vagrant 目录共享,可以通过 ls /vagrant/ 查看该目录内容,内容和宿主机对应目录一致。

ubuntu@ubuntu-xenial:~$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
udev            490M     0  490M   0% /dev
tmpfs           100M  3.1M   97M   4% /run
/dev/sda1       9.7G  857M  8.8G   9% /
tmpfs           497M     0  497M   0% /dev/shm
tmpfs           5.0M     0  5.0M   0% /run/lock
tmpfs           497M     0  497M   0% /sys/fs/cgroup
vagrant         234G   49G  185G  21% /vagrant
tmpfs           100M     0  100M   0% /run/user/1000

# ls 查看该共享目录内容和宿主机内容一致
ubuntu@ubuntu-xenial:~$ ls /vagrant/
ubuntu-xenial-16.04-cloudimg-console.log  Vagrantfile

Vagrant 配置文件浅析

前面我们执行 vagrant init <本地 box 名称> 会在当前目录生成 Vagrantfile 文件,这个文件是非常重要的,一般给别人共享自己的环境时都是提供一个 Vagrantfile 和一个 box 文件,这样就可以很轻松地将环境共享给别人,别人能得到一模一样的统一的环境,这就是使用 Vagrant 的好处。

Vagrantfile 主要包括三个方面的配置,虚拟机的配置、SSH配置、Vagrant 的一些基础配置。Vagrant 是使用 Ruby 开发的,所以它的配置语法也是 Ruby 的,对于没有学过 Ruby 的朋友也没关系,根据例子模仿下就会了。

修改完配置后需要执行 vagrant reload 重启 VM 使其配置生效。

以下简单介绍下常用配置的配置项:
1. box 名称设置
config.vm.box = "base"
上面这配置展示了 Vagrant 要去启用那个box作为系统,也就是前面我们输入 vagrant init <本地 box 名称>时所指定的 box,如果沒有输入 box 名称的话,那么默认就是 base

2.VM 相关配置
VirtualBox 提供了 VBoxManage 这个命令行工具,可以让我们设定 VM,用modifyvm这个命令让我们可以设定 VM 的名称和内存大小等等,这里说的名称指的是在 VirtualBox 中显示的名称,我们也可以在 Vagrantfile 中进行设定,举例如下:

调用 VBoxManage 的 modifyvm 的命令,设置 VM 的名称为 ubuntu,内存为 1024 MB。你可以类似的通过定制其它 VM 属性来定制你自己的 VM。
config.vm.provider "virtualbox" do |v|
  v.customize ["modifyvm", :id, "--name", "ubuntu", "--memory", "1024"]
end

3.网络设置
Vagrant 有两种方式来进行网络连接,一种是 host-only (主机模式),这种模式下所有的虚拟系统是可以互相通信的,但虚拟系统和真实的网络是被隔离开的,虚拟机和宿主机是可以互相通信的,相当于两台机器通过双绞线互联。另一种是Bridge(桥接模式),该模式下的 VM 就像是局域网中的一台独立的主机,可以和局域网中的任何一台机器通信,这种情况下需要手动给 VM 配 IP 地址,子网掩码等。我们一般选择 host-only 模式,配置如下:

config.vm.network :private_network, ip: "11.11.11.11"

4.hostname 设置
hostname 的设置非常简单:

config.vm.hostname = "kubernetes"

5.目录共享
我们前面介绍过/vagrant目录默认就是当前的开发目录,这是在虚拟机开启的时候默认挂载同步的。我们还可以通过配置来设置额外的同步目录:

# 第一个参数是主机的目录,第二个参数是虚拟机挂载的目录
config.vm.synced_folder  "/Users/haohao/data", "/vagrant_data"

6.端口转发
对宿主机器上 8080 端口的访问请求 forward 到虚拟机的 80 端口的服务上:

config.vm.network :forwarded_port, guest: 80, host: 8080

Vagrant 常用命令清单

vagrant box add 添加box
vagrant init 初始化 box
vagrant up 启动虚拟机
vagrant ssh 登录虚拟机
vagrant box list 列出 Vagrant 当前 box 列表
vagrant box remove 删除相应的 box
vagrant destroy 停止当前正在运行的虚拟机并销毁所有创建的资源
vagrant halt 关机
vagrant package 把当前的运行的虚拟机环境进行打包为 box 文件
vagrant plugin 安装卸载插件
vagrant reload 重新启动虚拟机,重新载入配置文件
vagrant resume 恢复被挂起的状态
vagrant status 获取当前虚拟机的状态
vagrant suspend 挂起当前的虚拟机
vagrant global-status 查看当前 vagrant 管理的所有 vm 信息
$ vagrant global-status                                                                                                                                
id       name    provider   state   directory
------------------------------------------------------------------------
aeb2f19  default virtualbox running /Users/haohao/vagrant
2cd1f42  default virtualbox aborted /Users/haohao/vagrant-test
943c1bf  default virtualbox aborted /Users/haohao/work/vm
vagrant ssh-config 输出用于 ssh 连接的一些信息
$ vagrant ssh-config                                                                                                                                   
Host default
  HostName 127.0.0.1
  User ubuntu
  Port 2222
  UserKnownHostsFile /dev/null
  StrictHostKeyChecking no
  PasswordAuthentication no
  IdentityFile /Users/haohao/vagrant/.vagrant/machines/default/virtualbox/private_key
  IdentitiesOnly yes
  LogLevel FATAL

Vagrant 启动虚拟机集群

前面我们都是通过一个 Vagrantfile 配置启动单台机器,如果我们要启动一个集群,那么可以把需要的节点在一个 Vagrantfile 写好,然后直接就可以通过 vagrant up 同时启动多个 VM 组成一个集群。以下示例配置一个 web 节点和一个 db 节点,两个节点在同一个网段,并且使用同一个 box 启动:

Vagrant.configure("2") do |config|
  config.vm.define :web do |web|
    web.vm.provider "virtualbox" do |v|
          v.customize ["modifyvm", :id, "--name", "web", "--memory", "512"]
    end
    web.vm.box = "ubuntu-server-16.04"
    web.vm.hostname = "web"
    web.vm.network :private_network, ip: "11.11.1.1"
  end

  config.vm.define :db do |db|
    db.vm.provider "virtualbox" do |v|
          v.customize ["modifyvm", :id, "--name", "db", "--memory", "512"]
    end
    db.vm.box = "ubuntu-server-16.04"
    db.vm.hostname = "db"
    db.vm.network :private_network, ip: "11.11.1.2"
  end
end
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