使用虛擬機與 Linux 容器進行軟體測試

概述

在現代 DevOps 與 CI/CD 流程中，測試環境的快速、可複製性與安全性已成為關鍵。虛擬機（VM）與 Linux 容器（Linux Container）各自提供不同層級的隔離與效能，協助測試人員在不同測試階段快速切換環境。本文將比較兩者的核心差異、適用場景，並提供實際的配置範例與安全建議。

虛擬機與容器的基本差別

• 隔離層級：VM 完整模擬硬體，包含獨立的作業系統核心；容器則共用宿主 OS 核心，僅隔離使用者空間 (Atlassian)。
• 啟動速度：VM 需要載入整個 OS，通常需數百毫秒至數秒；容器啟動通常在毫秒級 (Atlassian)。
• 資源佔用：VM 需為每個實例分配完整的 RAM 與磁碟；容器共享宿主資源，開銷較小 (Atlassian)。
• 可移植性：容器映像 (Dockerfile) 可跨雲端或本地執行；VM 映像較大，跨平台移植較複雜 (Computer.org)。

測試流程中的選擇指引

1. 單元測試 / 快速迭代：使用容器可在秒級完成環境重建，適合本地開發者快速跑測試。
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   docker run --rm -v $(pwd):/app -w /app python:3.12-slim python -m unittest

2. 整合測試 / 依賴多服務：容器化多個服務（如資料庫、訊息佇列）可使用 docker‑compose 定義完整堆疊 (Computer.org)。
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   docker compose up -d && pytest tests/integration/

3. 系統測試 / 安全掃描：在隔離的 VM 上執行 Nessus、OpenVAS 或自訂腳本，避免容器逃逸影響宿主 (Computer.org)。
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   qemu-system-x86_64 -m 4G -hda test_vm.img -net nic -net user,hostfwd=tcp::2222-:22

4. 性能基準測試：容器共享核心，可能低估實際環境性能；建議在 VM 或裸機上執行。
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   fio --filename=/dev/sda --direct=1 --size=1G --name=write_test --rw=write --bs=1M --numjobs=4 --time_based --runtime=60

安全考量與最佳實踐

• 容器逃逸（Container Escape）是主要風險，建議使用最新的容器運行時（如 runc 1.0+）並開啟 seccomp、AppArmor 或 SELinux 策略 (Atlassian)。
• VM 內部的虛擬化層可能存在 CVE，保持 hypervisor 更新是關鍵（例如 VMware Workstation 的 CVE-2025-XXXXX）。
• 使用 Immutable Infrastructure：將所有測試環境設為不可變，任何變更都需重建映像，減少配置漂移。
• 資源配額：在共享宿主上跑容器測試時，使用 cgroups 限制 CPU 與記憶體，防止「資源耗盡」攻擊。
• CI/CD Pipeline 中的鏡像掃描：使用 Trivy、Clair 或 Snyk 提前偵測漏洞，確保所有鏡像安全合規。

MITRE ATT&CK 對應

• T1059 – Command and Scripting Interpreter（容器內部腳本執行）
• T1068 – Exploitation for Privilege Escalation（容器逃逸或 hypervisor 漏洞）
• T1070 – Indicator Removal on Host（清理容器或 VM 中的痕跡）

結論與建議

虛擬機與 Linux 容器各有優勢，選擇取決於測試階段、資源需求與安全等級。建議組織採用「容器 + VM」混合策略：快速迭代與單元測試使用容器，系統測試與安全掃描則使用隔離 VM。透過 Immutable Infrastructure、鏡像掃描與資源配額控制，可在保持開發效率的同時，降低安全風險。

參考資料與原文來源

• Containers vs Virtual Machines | Atlassian – https://www.atlassian.com/microservices/cloud-computing/containers-vs-vms
• Modernizing Software Testing: The Impact of Container Technologies – https://www.computer.org/publications/tech-news/trends/modernizing-software-testing
• Containers vs Virtual Machines: Understanding the Difference – https://builder.aws.com/content/2lngiMeN3ZNKY4AFS5ih5lGVGN0/containers-vs-virtual-machines-understanding-the-difference
• Linux Containers – https://linuxcontainers.org/
• Fusion and Workstation | VMware – https://www.vmware.com/products/desktop-hypervisor/workstation-and-fusion

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