Сравнение контейнеров и виртуальных машин
Контейнеры и виртуальные машины — очень похожие между собой технологии виртуализации ресурсов. Виртуализация — это процесс, при котором один системный ресурс, такой как оперативная память, ЦП, диск или сеть, может быть виртуализирован и представлен в виде множества ресурсов. Основное различие контейнеров и виртуальных машин заключается в том, что виртуальные машины виртуализируют весь компьютер вплоть до аппаратных уровней, а контейнеры — только программные уровни выше уровня операционной системы.
Что такое контейнер?
Контейнеры — это легкие программные пакеты, содержащие все зависимости, необходимые для запуска автономного программного приложения. К этим зависимостям относятся системные библиотеки, сторонние пакеты кода и другие приложения уровня операционной системы. Зависимости, входящие в контейнер, находятся на уровнях стека выше уровня операционной системы.
Плюсы
- Скорость итерации
Поскольку контейнеры не требуют много ресурсов и включают в себя только программное обеспечение верхнего уровня, их можно быстро модифицировать и итеративно менять. - Надежная экосистема
В большинстве контейнерных сред выполнения существует общедоступный размещенный репозиторий готовых контейнеров. Репозитории содержат множество популярных приложений, таких как базы данных или системы обмена сообщениями, которые можно мгновенно загрузить и выполнить, чтобы сэкономить время команды разработчиков.
Минусы
- Уязвимость общего узла
Поскольку все контейнеры используют одну и ту же опорную аппаратную систему, находящуюся ниже уровня операционной системы, эксплойт в одном контейнере может вырваться на свободу и повлиять на общие аппаратные ресурсы. Большинство популярных контейнерных сред выполнения предлагают публичные репозитории готовых контейнеров. Использование таких публичных образов сопряжено с угрозой безопасности, поскольку они могут содержать эксплойты или уязвимости, которыми могут воспользоваться злоумышленники.
Популярные поставщики контейнеров
Связанные материалы
Сравнение Kubernetes и Docker
СМ. РЕШЕНИЕ
Управление компонентами с помощью Compass
- Docker
Это самая популярная и широко используемая контейнерная среда выполнения. Docker Hub — это гигантский общедоступный репозиторий популярных программных приложений в контейнерах. Контейнеры Docker Hub можно мгновенно загружать и развертывать в локальных средах выполнения Docker. - RKT
RKT (читается как «рокет») — это контейнерная система, ориентированная прежде всего на безопасность. Контейнеры RKT не допускают выполнения небезопасных функций, если только пользователь явным образом не отключил функции безопасности. Контейнеры RKT нацелены на решение проблем безопасности, связанных с перекрестными заражением, от которых страдают другие системы контейнерных сред. - Контейнеры Linux (LXC)
Проект Linux Containers представляет собой систему выполнения контейнеров Linux с открытым исходным кодом. LXC используется для изоляции процессов уровня операционной системы друг от друга. В основе Docker на самом деле лежит технология LXC. Контейнеры Linux обеспечивают независимую от поставщика контейнерную среду выполнения с открытым исходным кодом. - CRI-O
CRI-O — это реализация интерфейса среды выполнения для контейнеров Kubernetes (CRI), которая позволяет использовать среды выполнения, совместимые с инициативой открытых контейнеров (OCI). Это легковесная альтернатива использованию Docker в качестве среды выполнения для Kubernetes.
Что такое виртуальная машина?
Виртуальные машины — это тяжелые программные пакеты, которые обеспечивают полную эмуляцию низкоуровневых аппаратных устройств, таких как ЦП, дисковые и сетевые устройства. Виртуальная машина также может включать дополнительный программный стек для запуска на эмулируемых аппаратных средствах. Такой пакеты аппаратных и программных средств представляет собой полнофункциональный снимок вычислительной системы.
Плюсы
- Полная защита путем изоляции
Виртуальные машины работают изолированно как полностью автономные системы. Это означает, что они защищены от любых эксплойтов или помех со стороны других виртуальных машин на общем узле. Если отдельная виртуальная машина пострадает от эксплойта, она будет изолирована и не сможет повредить соседние виртуальные машины. - Интерактивная разработка
Контейнеры обычно представляют собой статические определения ожидаемой конфигурации и зависимостей, необходимых для запуска контейнера. Виртуальные машины более динамичны и могут дорабатываться в интерактивном режиме. После указания базовых аппаратных характеристик виртуальную машину можно рассматривать как компьютер без операционной среды. Можно вручную установить программное обеспечение на виртуальную машину и сделать снимок состояния для фиксации текущей конфигурации. Снимки виртуальной машины можно использовать для ее восстановления до конкретного момента времени или для запуска дополнительных виртуальных машин с такой конфигурацией.
Минусы
- Скорость итерации
Создание и воспроизведение виртуальных машин занимает много времени, поскольку они охватывают полный системный стек. Любые изменения снимка состояния виртуальной машины могут потребовать значительного времени на воспроизведение и проверку работоспособности. - Стоимость занимаемого хранилища
Виртуальные машины могут занимать много места в хранилище, быстро вырастая до нескольких гигабайтов в объеме. Это может привести к нехватке дискового пространства на компьютере, где размещаются виртуальные машины.
Популярные поставщики виртуальных машин
- VirtualBox
Это бесплатная система эмуляции архитектуры x86 с открытым исходным кодом, принадлежащая Oracle. VirtualBox — одна из самых популярных и известных платформ виртуальных машин с экосистемой дополнительных инструментов для разработки и распространения образов виртуальных машин. - VMware
VMware — это публичная акционерная компания, которая построила свой бизнес на основе одной из первых технологий аппаратной виртуализации x86. Решения VMware поставляются в комплекте с гипервизором — утилитой для развертывания нескольких виртуальных машин и управления ими. VMware имеет надежный пользовательский интерфейс для управления виртуальными машинами. Это отличный вариант для корпоративного использования виртуальных машин с официальной поддержкой. - QEMU
QEMU — самый надежный вариант виртуальной машины для эмуляции аппаратного обеспечения. Поддерживается любая стандартная аппаратная архитектура. QEMU — утилита командной строки без графического пользовательского интерфейса для настройки или выполнения, что делает это решение одним из самых быстрых вариантов виртуальных машин.
Какой вариант подходит для вас?
Если вы имеете определенные требования к оборудованию для вашего проекта или ведете разработку на одной аппаратной платформе для другой, например на Windows для macOS, используйте виртуальную машину. Большинство других требований, связанных исключительно с программным обеспечением, можно удовлетворить с помощью контейнеров.
Как использовать контейнеры и виртуальные машины вместе?
Ничто не мешает использовать контейнеры и виртуальные машины вместе, хотя практические примеры такого использования, пожалуй, ограничены. Можно создать виртуальную машину, которая эмулировала бы уникальную аппаратную конфигурацию. Затем на оборудовании этой виртуальной машины можно установить операционную систему. Когда виртуальная машина готова к запуску операционной системы, поверх нее можно установить контейнерную среду выполнения. В результате получится функциональная вычислительная система с эмулированным оборудованием, на котором можно устанавливать контейнеры.
Одним из практических примеров использования такой конфигурации являются эксперименты с развертыванием в системах на микросхеме. Популярные вычислительные устройства с системой на микросхеме, такие как Raspberry Pi или макетные платы BeagleBone, можно эмулировать как виртуальные машины, чтобы экспериментировать с запуском на них контейнеров до тестирования на реальном аппаратном обеспечении.
Но в большинстве случаев для виртуализации достаточно использовать что-то одно: виртуальные машины или контейнеры. Чтобы сделать правильный выбор, важно понимать потребности в ресурсах и то, на какие компромиссы вы готовы пойти.
Ian Buchanan
У Иэна большой опыт разработки на Java и .NET. Но гораздо больше он известен как специалист по применению agile-методик в крупных корпорациях. Сейчас он с головой погрузился в развивающуюся культуру DevOps и инструменты, улучшающие процессы непрерывной интеграции, непрерывной поставки и анализа данных. В течение своей карьеры он с успехом управлял корпоративными инструментами разработки ПО на всех этапах ее жизненного цикла. Он руководил на корпоративном уровне модернизацией процессов, которая приводила к улучшению производительности, качества и повышению удовлетворенности потребителей. Он создал международные команды, в которых ценятся саморегуляция и самоорганизация. Когда Иэн не выступает и не пишет код, он использует свои знания для создания парсеров, использования предметно-ориентированных языков и метапрограммирования. Подписывайтесь на Иэна: @devpartisan.
Контейнеры или виртуальные машины – что выбрать?
Технологии виртуализации значительно изменили процесс вычислений. Благодаря этому удалось повысить эффективность систем и мобильность их использования. Если еще несколько лет назад для развертывания виртуальных серверов применялись гипервизоры и ВМ, то сегодня к ним добавились и контейнеры. Они стали достойной альтернативой классическим методикам и предоставили ряд новых возможностей для настройки инфраструктуры.
В результате многие компании, впервые столкнувшиеся с виртуализацией своей ИТ-инфраструктуры, встали перед трудным выбором – ВМ или контейнер. Различие между решениями заключается в способе применения ресурсов операционной системы и непосредственном расположении прослойки виртуализации. Но по сути обе технологии являются различными вариантами использования имеющихся ресурсов. Разберемся, какой подход стоит выбрать для корпоративных нагрузок и в чем заключается разница технологий.
Особенности и преимущества ВМ
Этот вариант технологии представляет собой специальный программный слой, который устанавливается поверх аппаратной части «железа». Различают гипервизоры 1-го типа, которые по сути представляют собой самостоятельные ОС. После установки гипервизора возможно создать необходимое количество виртуальных машин, а на каждую из них – установить собственную операционку и программное обеспечение.
Главная особенность ВМ в том, что они создаются независимо друг от друга, поэтому их ресурсы полностью изолированы. В результате этого любые сбои, вирусы, вредоносные программы влияют только на одну виртуальную машину, не затрагивая другую. Кроме этого, виртуальные машины не зависят от аппаратной части самого хостинга. За счет этого их можно переносить из одной инфраструктуры в другую без каких-либо трудностей и последствий.
Если говорить об основных свойствах и преимуществах решения, то стоит отметить следующее:
- Изолированность. Как мы уже отметили, каждая машина логически отделена от других. Более того, ВМ не подозревают о существовании друг друга, не имеют единых программных компонентов и работают по отдельности.
- Переносимость. Созданные машины можно без труда переносить с одного виртуального устройства на другое. Это облегчает ряд задач в компании, включая разработку и тестирование приложений.
- Гибкость. Использование технологии позволяет тестировать несколько операционных систем и приложений в рамках одного устройства.
- Совместимость. ВМ совместимы с любыми операционными системами, программами и приложениям. Их можно использовать для запуска и тестирования любого ПО. В случае сбоев это никак не повлияет на сам сервер и прочие установленные виртуальные машины на нем.
- Использование ресурсов. На физическом устройстве можно развернуть несколько виртуальных машин, что позволяет размещать множество рабочих нагрузок и эффективно распределять ресурсы.
- Доступность. Возможность переноса позволяет сбалансировать работу ВМ на нескольких серверах. В результате этого можно получить высокопроизводительную инфраструктуру с возможностью защиты и восстановления отдельных компонентов.
За 20 лет активного использования виртуальные машины стали практически неотъемлемым компонентом корпоративной виртуализации. Такую технологию используют для решения бизнес-задач различных масштабов.
Если говорить о недостатках решения, то к их числу можно отнести размер используемых ресурсов. Часто экземпляры ВМ могут занимать большой объем памяти. Кроме этого, в некоторых случаях создание и развертывание одного элемента может занимать длительное время.
В чем разница между контейнерами и виртуальными машинами?
В чем разница между контейнерами и виртуальными машинами?
Контейнеры и виртуальные машины – это технологии, которые делают приложения независимыми от ресурсов ИТ-инфраструктуры. Контейнер – это пакет программного кода, содержащий код приложения, его библиотеки и другие зависимости. Контейнеризация делает ваши приложения переносимыми, благодаря чему один и тот же код может работать на любом устройстве. Виртуальная машина – это цифровая копия физической машины. У вас может быть несколько виртуальных машин с собственными операционными системами, работающими в одной и той же операционной системе хоста. Кроме того, вы можете создать виртуальную машину, содержащую все необходимое для запуска вашего приложения.
Для чего используются контейнеры и виртуальные машины?
И контейнеры, и виртуальные машины являются технологиями развертывания. В жизненном цикле программного обеспечения развертывание представляет собой механизм, который обеспечивает эффективное выполнение приложения на сервере или устройстве. Приложению требуются некоторые дополнительный программные компоненты, называемые зависимостями, которые тесно связаны с базовой операционной системой сервера. Все эти различные уровни программного обеспечения между кодом приложения и физическим устройством называются средой приложения.
Проблемы развертывания программного обеспечения
Обычно перед выпуском новых возможностей организациям требуется развертывать приложения в нескольких средах, например, когда разработка ведется в Linux, а тестирование – в Windows. Перемещение приложения из одной среды в другую может привести к снижению производительности из-за ошибок и сбоев, вызванных отсутствием зависимостей. В то же время создание и тестирование приложения только в одной среде ограничивает его применимость. Ниже приведено несколько примеров.
- Вам может понадобиться разработать разные версии для пользователей с разными операционными системами
- Ваши системные администраторы должны обновлять и обслуживать все среды единообразно, что приводит к повышению затрат
- Перемещение приложений из локальных центров обработки данных в облако или из одной облачной среды в другую может оказаться для вас проблематичным
Назначение виртуальных машин
Исторически технология виртуальных машин разработана для эффективного использования растущего объема оборудования и вычислительных мощностей. Применение одной среды приложения на отдельном физическом сервере означает недостаточное использование аппаратных ресурсов. Виртуальные машины позволяют организациям устанавливать несколько сред на одной и той же физической машине.
Назначение контейнеров
Контейнеры созданы для упаковки приложений и их прогнозируемого и воспроизводимого выполнения в нескольких средах. Вместо того чтобы создавать среду заново, вы упаковываете приложение, чтобы запускать его во всех типах физических или виртуальных сред. Это можно сравнить с астронавтом, на которого надевается скафандр вместо того, чтобы создавать вокруг него атмосферу Земли на другой планете.
Сходства между контейнерами и виртуальными машинами
Контейнеры и виртуальные машины обеспечивают полную изоляцию приложений, чтобы их можно было запускать в различных средах. Они виртуализируют или абстрагируют базовую инфраструктуру, и пользователям не приходится о ней заботиться. Также они позволяют упаковать инфраструктуру программного обеспечения в отдельный файл, который называется файлом образа. Вы можете использовать файл образа для быстрой настройки и запуска приложения в любой среде. Кроме того, вы можете использовать программные процессы для управления конфигурациями систем или выполнить масштабирование для одновременного управления тысячами приложений. Однако роль и степень использования контейнеров и виртуальных машин зависит от того, где и как развертывается приложение.
Основные различия между контейнерами и виртуальными машинами
Контейнеры виртуализируют операционную систему, чтобы приложение могло независимо выполняться на любой платформе. Виртуальные машины выходят за эти пределы: они виртуализируют физические машины, чтобы вы могли эффективно использовать свои аппаратные ресурсы. Далее приведены некоторые различия между ними.
Принцип работы
Контейнерная технология предполагает создание самодостаточных пакетов программного обеспечения, которые работают стабильно, независимо от компьютеров, на которых они работают. Разработчики программного обеспечения создают и развертывают образы контейнеров, то есть файлы, содержащие необходимую информацию для запуска приложения. Образы контейнеров доступны только для чтения и не могут быть изменены компьютерной системой.
Технология виртуальных машин подразумевает установку виртуализационного программного обеспечения на физическом сервере или компьютере. Физический компьютер называется хостом, а виртуальная машина – гостем. Вы можете настраивать и обновлять гостевые операционные системы и их приложения по мере необходимости, не затрагивая операционную систему хоста.
Базовая технология
Виртуальные машины используют гипервизоры, которые обеспечивают связь между гостевой операционной системой и операционной системой хоста. Гипервизор координирует совместное использование ресурсов, поэтому виртуальная машина работает изолированно от нескольких других виртуальных машин, работающих на том же оборудовании.
С другой стороны, контейнеры используют движок контейнеров или среду выполнения контейнеров. Это программное обеспечение, которое выступает в качестве посредника между контейнерами и операционной системой, предоставляя системные ресурсы, необходимые приложению, и управляя ими. Docker – самый популярный контейнерный движок с открытым исходным кодом.
Размер
Файлы образов виртуальных машин крупнее по размеру (несколько ГБ), поскольку они содержат собственную операционную систему. Увеличение количества ресурсов означает, что вы можете дублировать, разделять, абстрагировать и эмулировать целые серверы, базы данных, рабочие столы и сети. Файлы контейнеров меньшие, их объем измеряется в МБ. В контейнеры упаковываются только те ресурсы, которые необходимы для запуска отдельного приложения.
Когда использовать контейнеры или виртуальные машины
Ниже приведено несколько аспектов, на которые следует обратить внимание при выборе между виртуальной машиной и контейнером для разработки приложения.
Конфигурация среды
Виртуальные машины дают разработчикам больше возможностей контроля над средой приложения. Они могут вручную устанавливать системное программное обеспечение, создавать снимки состояния конфигурации и при необходимости восстанавливать их прежнее состояние. Они полезны для работы над идеей и экспериментирования или для тестирования различных сред с целью повышения производительности приложения.
Контейнеры используют статические определения конфигурации после выбора наилучших вариантов.
Скорость разработки ПО
Виртуальные машины – это системы полного цикла, которые может быть проблематично создавать и воссоздавать. Проверка любых изменений занимает долгое время, поскольку требуется заново воспроизвести среду.
Контейнеры – лучший выбор, если требуется часто компоновать, тестировать и выпускать новые возможности. Поскольку они содержат только высокоуровневое программное обеспечение, в них можно очень быстро вносить изменения и проводить итерации.
Масштабируемость
Виртуальные машины занимают больше места в хранилище и требуют от вас предоставлять больше оборудования в локальных центрах обработки данных. Переход к использованию облачных инстансов снижает затраты, но при миграции среды целиком также возникают проблемы.
Контейнеры занимают меньше места и легче масштабируются. Что еще более важно, контейнеры обеспечивают детальный контроль над масштабируемостью приложений, позволяя использовать микросервисы. Микросервисы – это архитектурный и организационный подход к разработке программного обеспечения, при котором программное обеспечение состоит из небольших независимых сервисов, взаимодействующих через четко определенные API. Контейнеры позволяют масштабировать отдельные микросервисы по мере необходимости.
Чем Docker отличается от виртуальной машины?
Когда дело доходит до облачной инфраструктуры, виртуальная машина является стандартом перехода по многим своим преимуществам. Однако, что делать, если у вас была альтернатива виртуальной машине, которая была бы более легкой, экономичной и масштабируемой? Это именно то, чем является Docker.
Docker — это контейнерная технология, позволяющая разрабатывать распределенные приложения. В этой статье мы объясним разницу между виртуальными машинами и контейнерами Docker.
Что такое виртуальная машина?
Виртуальная машина — это система, которая действует точно так же, как компьютер. Виртуальные машины позволяют запускать операционную систему в приложении, которое ведет себя как полноценный отдельный компьютер. Вы можете использовать их для работы с различными операционными системами, запускать программное обеспечение, которое не может работать на вашей основной ОС.
Что такое Docker?
Docker — это инструмент, который использует контейнеры для упрощения создания, развертывания и запуска приложений. Он связывает приложение и его зависимости внутри контейнера.
Docker против виртуальной машины
Теперь поговорим о существенных различиях между докерными контейнерами и виртуальными машинами. Что ж, существенными различиями являются их поддержка операционной системы, безопасность, мобильность и производительность.
Итак, давайте обсудим каждый из этих терминов.
Поддержка операционной системы
Поддержка операционной системы виртуальной машины и контейнера Docker сильно отличается. На изображении выше вы можете видеть, что каждая виртуальная машина имеет свою гостевую операционную систему над основной операционной системой, что делает виртуальные машины тяжелыми. С другой стороны, контейнеры Docker используют общую операционную систему хоста, и поэтому они легковесны.
Совместное использование операционной системы хоста между контейнерами делает их очень легкими и помогает им загружаться всего за несколько секунд. Следовательно, накладные расходы на управление контейнерной системой очень низкие по сравнению с виртуальными машинами.
Docker контейнеры подходят для ситуаций, когда вы хотите запустить несколько приложений в одном ядре операционной системы. Но если у вас есть приложения или серверы, которые должны работать в разных версиях операционной системы, тогда требуются виртуальные машины.
Безопасность
Виртуальная машина не имеет общей операционной системы, и в ядре хоста существует сильная изоляция. Следовательно, они более безопасны по сравнению с контейнерами. Контейнер имеет много угроз безопасности и уязвимостей, поскольку контейнеры имеют общее ядро хоста.
Кроме того, поскольку ресурсы докера являются общими и не имеют пространства имен, злоумышленник может использовать все контейнеры в кластере, если он получает доступ даже к одному контейнеру. В виртуальной машине вы не получаете прямого доступа к ресурсам, а гипервизор предназначен для ограничения использования ресурсов в виртуальной машине.
Портативность
Контейнеры Docker легко переносимы, поскольку у них нет отдельных операционных систем. Контейнер может быть перенесен на другую ОС, и он может запуститься немедленно. С другой стороны, виртуальные машины имеют отдельную ОС, поэтому портирование виртуальной машины затруднено по сравнению с контейнерами, а также требуется много времени для портирования виртуальной машины из-за ее размера.
Для целей разработки, где приложения должны разрабатываться и тестироваться на разных платформах, контейнеры Docker являются идеальным выбором.
Производительность
Сравнение виртуальных машин и контейнеров Docker было бы несправедливым, поскольку они оба используются для разных целей. Но легкая архитектура Docker и его менее ресурсоемкая функция делают его лучшим выбором, чем виртуальная машина. В результате контейнеры могут запускаться очень быстро по сравнению с виртуальными машинами, а использование ресурсов варьируется в зависимости от нагрузки или трафика в нем.
В отличие от виртуальных машин, нет необходимости постоянно выделять ресурсы для контейнеров. Масштабирование и дублирование контейнеров также является простой задачей по сравнению с виртуальными машинами, поскольку в них нет необходимости устанавливать операционную систему.
Вывод
Вот таблица, которая показывает различия между виртуальной машиной и контейнером Docker.
| Виртуальная машина | Docker контейнер |
|---|---|
| Изоляция процесса на аппаратном уровне | Изоляция процесса на уровне ОС |
| Каждая виртуальная машина имеет отдельную ОС | Каждый контейнер может совместно использовать ОС |
| Загружается в считанные минуты | Загружается в считанные секунды |
| Виртуальные машины занимают несколько ГБ | Контейнеры легкие (КБ / МБ) |
| Готовые виртуальные машины трудно найти | Готовые док-контейнеры легко доступны |
| Виртуальные машины могут легко перейти на новый хост | Контейнеры уничтожаются и воссоздаются, а не перемещаются |
| Создание ВМ занимает относительно больше времени | Контейнеры могут быть созданы в считанные секунды |
| Больше использования ресурса | Меньшее использование ресурсов |