Vagrant 入門：自動化本地開發環境的建置與配置

在現代軟體開發流程中，確保開發、測試與生產環境的一致性是 DevOps 的關鍵挑戰。繼雲端自動化工具之後，焦點轉向本地開發階段。Vagrant 作為 HashiCorp 工具生態系的一員，專門處理開發者本地端的虛擬機管理自動化。它透過 Vagrantfile 這個宣告式設定檔，讓開發者能以「基礎設施即程式碼」的原則，精準複製與分發標準化的開發環境。這不僅解決了「在我電腦上可以跑」的典型問題，更將環境建置流程標準化，使團隊成員能快速啟動一個隔離沙箱，從而專注於應用程式本身的開發與測試，大幅降低環境配置所帶來的時間成本與潛在風險。

本地開發環境的自動化：Vagrant 入門

在先前章節中，我們已掌握了使用 Terraform 部署雲端基礎設施、Ansible 配置中間件，以及 Packer 創建虛擬機映像的技術。然而，開發者在本地測試腳本時常面臨環境差異的問題，例如在 Windows 上測試 Linux 環境下的 Ansible 腳本。為了解決此挑戰，虛擬化技術如 VirtualBox 或 Hyper-V 提供了在本地運行不同操作系統虛擬機的能力。而 Vagrant，作為 HashiCorp 的另一款強大工具，進一步自動化了這些虛擬機的創建與配置過程。

本章將聚焦於 Vagrant 的基礎知識，涵蓋其安裝、Vagrantfile 的編寫，以及如何透過 Vagrant CLI 創建和配置本地 Linux 虛擬機。

核心學習主題

Vagrant 安裝: 了解在不同作業系統上安裝 Vagrant 的方法。
編寫 Vagrant 設定檔: 學習如何創建和理解 Vagrantfile，這是 Vagrant 定義虛擬機行為的核心文件。
使用 Vagrant CLI 進行本地 VM 配置: 掌握 Vagrant 命令列介面，以自動化虛擬機的創建、啟動、停止和配置過程。

技術要求

Vagrant 支援多種虛擬化平台（hypervisor）。本章將以 VirtualBox 作為範例。

作業系統: Windows、Linux 或 macOS。
虛擬化平台: 本章使用 VirtualBox。若您在 Windows 上已安裝 Hyper-V，請注意其可能與 VirtualBox 產生衝突，需要按照相關文件進行調整。
終端機: 所有命令將在終端機（如 PowerShell、Bash）中執行。

Vagrant 安裝指南

Vagrant 是一款跨平台的工具，可輕鬆安裝在 Windows、Linux 和 macOS 上。安裝方式主要有兩種：手動安裝或透過套件管理器（如 Chocolatey）。

手動安裝於 Windows

下載安裝程式: 前往 Vagrant 的官方下載頁面，選擇 Windows 標籤，並下載與您作業系統 CPU 架構（32 位元或 64 位元）相符的 MSI 安裝套件。
執行安裝程式: 運行下載的 MSI 文件。在安裝過程中，您可以選擇安裝目錄，通常建議保留預設值。
完成安裝: 點擊「Install」按鈕完成安裝過程。

完成手動安裝後，Vagrant 即可在您的 Windows 系統上使用。

使用套件管理器安裝 (Chocolatey)

對於 Windows 用戶，使用 Chocolatey 套件管理器是另一種便捷的安裝方式。

確保 Chocolatey 已安裝: 如果您尚未安裝 Chocolatey，請先按照其官方指南進行安裝。
執行安裝命令: 在 PowerShell 或命令提示字元 (CMD) 中，運行以下命令來安裝 Vagrant：
```
choco install vagrant -y
```
此命令將自動下載並安裝最新版本的 Vagrant。

安裝完成後，為了讓系統正確識別 Vagrant 命令，通常需要重新啟動電腦。

視覺化 Vagrant 安裝流程

以下圖示總結了 Vagrant 的安裝過程。

@startuml
!define DISABLE_LINK
!define PLANTUML_FORMAT svg
!theme _none_

skinparam dpi auto
skinparam shadowing false
skinparam linetype ortho
skinparam roundcorner 5
skinparam defaultFontName "Microsoft JhengHei UI"
skinparam defaultFontSize 16
skinparam minClassWidth 100

start

component "Vagrant Installation" {
  split
    :Manual Installation (Windows);
    :Download MSI Package;
    :Run Installer;
    :Choose Installation Directory;
    :Complete Installation;
    :Package Manager Installation (Chocolatey);
    :Run `choco install vagrant -y`;
    :Wait for Installation Completion;
}

component "Post-Installation" {
  :Reboot Machine (if required);
}

Vagrant Installation --> Post-Installation : Finalize Setup

stop

@enduml

看圖說話：

此圖示清晰地展示了 Vagrant 的安裝流程，提供了兩種主要的方法：手動安裝和使用套件管理器。手動安裝（特別是針對 Windows）涉及下載 MSI 安裝程式，運行它，選擇安裝路徑，然後完成安裝過程。另一種方法是利用 Chocolatey 套件管理器，只需在終端機執行一個簡單的命令 choco install vagrant -y，即可自動完成下載和安裝。無論採用哪種方式，安裝完成後，有時需要重新啟動電腦，以確保系統能夠正確識別 Vagrant 命令。這兩種安裝途徑都旨在簡化 Vagrant 的部署，讓用戶能快速進入本地開發環境的自動化配置階段。

本地開發環境的自動化：Vagrant 設定檔與映像管理

在成功安裝 Vagrant 後，接下來的重點是理解其核心組件，並學習如何編寫 Vagrantfile 來定義和配置本地虛擬機。Vagrant 的強大之處在於其能夠自動化整個虛擬機的生命週期，從創建到配置，再到與本地開發流程的整合。

Vagrant 的核心組件

在深入探討 Vagrantfile 之前，先了解 Vagrant 的幾個關鍵組成部分至關重要：

Vagrant 二進制文件 (CLI): 這是 Vagrant 的命令列介面，我們在安裝章節中已學習如何下載和配置它。所有與 Vagrant 的互動都通過此 CLI 進行。
Vagrant Box (基礎映像): 這是 Vagrant 用於創建虛擬機的基礎操作系統映像。這些映像可以來自公開的 Vagrant Cloud 倉庫，也可以是本地存儲的映像。Vagrant Box 預先安裝了必要的軟體，以便 Vagrant 能夠在其上進行配置。
Vagrantfile (設定檔): 這是 Vagrant 的核心配置文件，使用 Ruby 語法編寫。它詳細描述了我們希望創建的虛擬機的組成部分，包括使用的 Box、硬體配置（CPU、記憶體）、網路設置、共享文件夾，以及用於配置虛擬機的腳本或工具（如 Ansible）。

使用 Vagrant Cloud 尋找基礎映像 (Box)

Vagrant Cloud 是 HashiCorp 提供的線上平台，用於發布和分享兼容 Vagrant 的虛擬機映像（稱為 “boxes”）。開發者可以透過此平台輕鬆找到適合自己需求的基礎映像。

搜尋與選擇 Box:

訪問 Vagrant Cloud: 前往 Vagrant Cloud 網站。
搜尋: 使用搜尋框根據以下標準尋找合適的 Box：
- 作業系統: Linux (如 Ubuntu, CentOS) 或 Windows。
- 支援的虛擬化平台: 如 VirtualBox, VMware, Hyper-V。
- 預裝軟體: 是否已包含特定中間件（如 Docker, Ansible）。
- 發布者: 官方或社群提供的映像。

例如，若要尋找一個適用於 VirtualBox 的 Ubuntu Bionic (18.04) 基礎映像，可以搜尋 “ubuntu bionic virtualbox”。搜尋結果中通常會包含官方提供的 ubuntu/bionic64 Box。

查看 Box 詳細信息:

選擇一個 Box 後，Vagrant Cloud 會提供詳細信息，包括：

配置細節: 如何在 Vagrantfile 中引用此 Box。
變更日誌 (Changelog): 記錄映像的更新歷史。
提供者支持: 標明該 Box 支援哪些虛擬化平台。

編寫 `Vagrantfile`

Vagrantfile 是定義本地虛擬機配置的關鍵文件。它使用 Ruby 語法，允許我們靈活地指定虛擬機的各項參數。

Vagrantfile 的基本結構與內容:

一個典型的 Vagrantfile 應包含以下信息：

使用的 Box: 指定從 Vagrant Cloud 或本地引用的基礎映像。
硬體配置: 設定虛擬機的 CPU 核心數和記憶體大小。
網路配置: 定義虛擬機的 IP 地址、埠轉發等。
共享文件夾: 將本地開發目錄與虛擬機內的目錄進行同步，方便編輯代碼。
配置器 (Provisioners): 指定用於自動化配置虛擬機的腳本或工具，例如執行 shell 腳本或 Ansible Playbook。

創建一個基礎 Vagrantfile:

首先，創建一個專門用於存放 Vagrant 配置的目錄，例如 Vagrantfiles。然後，在此目錄內創建一個名為 Vagrantfile 的文件。

範例 Vagrantfile:

以下是一個創建基本 Linux VM 的 Vagrantfile，該 VM 預裝了 Ansible，並將本地目錄與虛擬機共享。

# -*- mode: ruby -*-
# vi: set ft=ruby :

Vagrant.configure("2") do |config|

  # 1. 指定要使用的基礎 Box
  #    這裡使用官方的 Ubuntu 20.04 LTS (Focal Fossa) Box
  config.vm.box = "ubuntu/focal64"

  # 2. 配置虛擬機的網路
  #    設定靜態 IP 地址，方便訪問
  config.vm.network "private_network", ip: "192.168.33.10"

  # 3. 配置共享文件夾
  #    將本地當前目錄 (Vagrantfile 所在目錄) 同步到虛擬機的 /vagrant 目錄
  config.vm.synced_folder ".", "/vagrant"

  # 4. 配置硬體資源
  #    設定虛擬機的 CPU 核心數和記憶體
  config.vm.provider "virtualbox" do |vb|
    vb.memory = "1024" # 1GB 記憶體
    vb.cpus = "2"      # 2 個 CPU 核心
  end

  # 5. 配置 Provisioners (自動化配置)
  #    使用 shell 配置器安裝 Ansible
  config.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
    echo "Updating package list..."
    sudo apt-get update -y

    echo "Installing Ansible..."
    sudo apt-get install -y ansible

    echo "Ansible installation complete."
  SHELL

  # 如果需要使用 Ansible Playbook，可以這樣配置：
  # config.vm.provision "ansible" do |ansible|
  #   ansible.playbook = "provisioning/ansible/playbook.yml"
  #   ansible.galaxy_role_file = "provisioning/ansible/requirements.yml"
  # end
end

這個 Vagrantfile 定義了一個使用 ubuntu/focal64 Box 的虛擬機，配置了靜態 IP 地址 192.168.33.10，將本地目錄與虛擬機的 /vagrant 目錄同步，分配了 1GB 記憶體和 2 個 CPU 核心，並通過 shell 配置器自動安裝了 Ansible。

視覺化 `Vagrantfile` 結構

以下圖示展示了 Vagrantfile 的主要配置區域。

@startuml
!define DISABLE_LINK
!define PLANTUML_FORMAT svg
!theme _none_

skinparam dpi auto
skinparam shadowing false
skinparam linetype ortho
skinparam roundcorner 5
skinparam defaultFontName "Microsoft JhengHei UI"
skinparam defaultFontSize 16
skinparam minClassWidth 100

start

:Vagrantfile Configuration;

component "Vagrant Configuration Block" {
  [config.vm.box] :Base Image Selection;
  [config.vm.network] :Network Settings (IP, Port Forwarding);
  [config.vm.synced_folder] :Folder Synchronization;
  [config.vm.provider] {
    component "Provider Specific Settings" {
      [VirtualBox Settings] :Memory, CPU, etc.;
      [VMware Settings] : ...;
    }
  }
  [config.vm.provision] {
    component "Provisioners" {
      [Shell Script] :Inline commands or script file;
      [Ansible Playbook] :Playbook path, roles;
      [Chef Solo/Client] : ...;
    }
  }
}

Vagrant Configuration Block : Defines VM Behavior

stop

@enduml

看圖說話：

此圖示描繪了 Vagrantfile 的核心結構與配置內容。Vagrantfile 是 Vagrant 用於定義虛擬機行為的配置文件，它圍繞一個主要的 Vagrant.configure("2") do |config| 區塊展開。在這個區塊內，可以配置多個關鍵參數。config.vm.box 用於指定虛擬機使用的基礎映像，例如來自 Vagrant Cloud 的官方 Box。config.vm.network 用於定義虛擬機的網路設置，包括分配靜態 IP 地址或配置埠轉發，以方便與本地系統或其他服務進行通信。config.vm.synced_folder 實現了本地文件夾與虛擬機之間的文件同步，這對於開發者來說至關重要，能夠在本地編輯代碼，並在虛擬機中即時看到變更。config.vm.provider 區塊允許針對特定的虛擬化平台（如 VirtualBox、VMware）進行細緻的硬體配置，例如設置記憶體和 CPU 核心數。最後，config.vm.provision 區塊定義了配置器，可以用來自動化虛擬機的軟體安裝和配置過程，支持 shell 腳本、Ansible Playbook、Chef 等多種方式。總之，Vagrantfile 提供了一個集中的地方來聲明和管理本地開發環境的各個方面。

縱觀現代軟體開發的多元挑戰，Vagrant 的核心價值在於將繁瑣、易錯的本地環境建置，轉化為可程式化、可複用的標準化資產。相較於傳統手動設定虛擬機或處理不同作業系統間的腳本相容性問題，Vagrant 透過一份 Vagrantfile 設定檔，便能精準定義從基礎映像、網路配置到軟體安裝的完整規格，將抽象的環境需求具象化為可執行的程式碼。這不僅大幅降低了新進成員的上手門檻，更從根本上解決了「在我電腦上可以跑」的典型開發瓶頸。它與 Ansible 等配置工具的無縫整合，使其成為實踐 DevOps 文化中，從本地端貫徹基礎設施即代碼 (IaC) 理念的關鍵第一步。

未來，雖然雲端開發環境（Cloud-based IDEs）將成為主流趨勢，但將開發環境「程式碼化」的核心思想已然確立。Vagrant 在此演進中，扮演了將此概念普及化並落地於本地端的關鍵角色，其經驗對於銜接更複雜的雲端協作模式至關重要。

玄貓認為，對於追求開發流程標準化與降低環境配置隱性成本的技術團隊而言，將 Vagrant 納入標準工具集，是提升長期研發能量與交付品質的策略性投資。

玄貓 BlackCat

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。

Vagrant 入門：自動化本地開發環境的建置與配置

本地開發環境的自動化：Vagrant 入門

核心學習主題

技術要求

Vagrant 安裝指南

手動安裝於 Windows

使用套件管理器安裝 (Chocolatey)

視覺化 Vagrant 安裝流程

看圖說話：

本地開發環境的自動化：Vagrant 設定檔與映像管理

Vagrant 的核心組件

使用 Vagrant Cloud 尋找基礎映像 (Box)

編寫 Vagrantfile

視覺化 Vagrantfile 結構

看圖說話：

玄貓 BlackCat

編寫 `Vagrantfile`

視覺化 `Vagrantfile` 結構