Máquinas virtuales frente a contenedores: una comparación completa

Las máquinas virtuales y la creación de contenedores son dos enfoques para implementar múltiples entornos de ejecución en una sola plataforma.

Estas dos tecnologías facilitan la creación de un entorno virtual modelado a partir de la infraestructura física, lo que permite al usuario optimizar aún más los recursos.

Este artículo explora sus similitudes y diferencias. También analiza sus ventajas y desventajas en diferentes casos de uso, para darle una mejor idea de cómo y cuándo utilizar mejor cada uno.

Hipervisores y motores de contenedores

Muchos sitios web y aplicaciones de Internet comenzaron su vida en un entorno de alojamiento compartido, donde dos o más aplicaciones compartían todos los recursos de un servidor físico. Esto vino con problemas, ya que una aplicación comprometida podría afectar al resto, tanto en seguridad como en rendimiento. La solución más fácil en ese entonces era ejecutar un servidor dedicado, lo que lamentablemente implicaba mayores costos.

La virtualización surgió para resolver estos problemas. Primero, los hipervisores permitieron que un servidor físico albergara más de un servidor virtual, según la cantidad de CPU y RAM que tenga. Esto permite que diferentes aplicaciones, sitios web o clientes se ejecuten en sus entornos aislados a un menor costo sin necesidad de un servidor físico dedicado.

Los contenedores también surgieron para reducir aún más los costos y abordar los muchos problemas que enfrentaban los desarrolladores con las máquinas virtuales. Ambas tecnologías coexisten hoy en día, y cada una tiene sus puntos fuertes y débiles.

¿Qué es una máquina virtual?

Las máquinas virtuales o VM son una forma de entorno de ejecución de computadora virtualizada que imita un sistema físico. Una máquina virtual utiliza un software especializado llamado Hipervisor para obtener acceso a recursos específicos en una infraestructura física que le permite funcionar como un sistema operativo independiente.

El sistema operativo de una máquina virtual se denomina sistema operativo invitado, mientras que el sistema operativo del servidor físico se denomina sistema operativo anfitrión. Un sistema operativo host puede albergar varias instancias de sistema operativo invitado, según la cantidad de memoria, núcleos de CPU y almacenamiento que tenga.

Pros y contras de las máquinas virtuales

Para Agencias y Operadores

• Aislamiento: Una máquina virtual es un entorno altamente aislado que puede emplear para muchos usos. Todo lo que ocurra en su interior no afectará a otras máquinas virtuales y viceversa. La razón es que cada máquina virtual se ejecuta en uno o más subprocesos de CPU dedicados.
• Optimización de hardware: Las máquinas virtuales permiten a los usuarios ejecutar muchos sistemas operativos en un solo servidor de hardware. Esta capacidad conduce a un ahorro de costes.
• Instantáneas y reversiones: Puede capturar el estado de ejecución de una máquina virtual en cualquier momento. Este proceso se denomina instantánea y una reversión es simplemente una función que devuelve la máquina virtual a ese estado de ejecución exacto.
• Flexibilidad : puede escalar las máquinas virtuales hacia arriba o hacia abajo y migrarlas fácilmente, lo que las convierte en una plataforma ideal para desarrollar y probar aplicaciones.

Desventajas

• Escalabilidad limitada: Aunque puede escalar máquinas virtuales, no son tan fáciles de escalar como los contenedores.
• Complejidad: Las máquinas virtuales requieren más gastos generales para administrar, como actualizaciones y monitoreo, y esto puede generar problemas en implementaciones a gran escala.
• Licencias: La ejecución de varias máquinas virtuales puede generar costos de licencia.

¿Qué es un contenedor?

Un contenedor también es una tecnología de virtualización que permite a un usuario crear y mantener entornos de ejecución aislados en un sistema físico, sin depender del hipervisor del sistema ni del acceso directo a la CPU y otros recursos.

Un contenedor se crea cuando se ejecuta el contenido de un archivo de datos. Este archivo se denomina imagen del contenedor e incluye todas las bibliotecas que deben instalarse en el sistema operativo host para crear el contenedor deseado.

Los contenedores son livianos y brindan un entorno portátil y consistente que es muy útil para el desarrollo de software moderno. También se pueden ejecutar en paralelo en el mismo host físico, tanto como lo permitan las especificaciones de hardware.

Pros y contras de los contenedores

Para Agencias y Operadores

• Entorno consistente: El contenido de un contenedor es fijo y exacto. Esto significa que siempre producirá el mismo entorno de ejecución cada vez que se ejecute.
• Eficiencia con los recursos: Los contenedores solo usan tantos recursos como necesitan. No es necesario establecer CPU ni asignar memoria de antemano. Esto también permite empacar más contenedores juntos.
• Despliegue rápido: Los contenedores son livianos y rápidos de implementar, a menudo necesitan solo unos segundos para comenzar a funcionar.
• Aislamiento: Un contenedor es un entorno de ejecución aislado. Aunque no está tan aislado como las máquinas virtuales, sigue siendo la mejor solución para ejecutar microservicios que se enfocan en hacer un solo trabajo y hacerlo bien.

Desventajas

• Soporte limitado de aplicaciones heredadas: Si se trata de una aplicación que necesita características específicas del sistema operativo o de los dispositivos de hardware, es posible que un contenedor no sea la mejor solución.
• Datos efímeros: Todo lo relacionado con los contenedores se destruye cuando el contenedor se destruye y esto incluye los datos. Sin embargo, hay formas de tener datos persistentes con contenedores.
• Dependencia del núcleo: Los motores de contenedores se ejecutan en un sistema operativo host, lo que limita lo que puede hacer en el entorno.

Diferencias entre máquinas virtuales y contenedores

• Arquitectura: Las máquinas virtuales están diseñadas para ejecutar varios sistemas operativos en paralelo. Cada sistema operativo está completamente aislado y se le asigna una cantidad fija de recursos. Los contenedores, por otro lado, se ejecutan en el mismo sistema operativo pero en diferentes entornos virtuales. Cada contenedor incluye solo las bibliotecas que necesita y comparte los recursos de hardware disponibles con otros.
• Tamaño de la imagen: La imagen de contenedor más pequeña es un archivo Docker de 4.8 MB que se reduce a 2 MB cuando se comprime. La mayoría de los archivos contenedores tienen un promedio de unos pocos cientos de megabytes, y el más grande ronda los 700 MB. Las máquinas virtuales, por otro lado, parten de unos 10 GB y pueden alcanzar los 150 GB de tamaño.
• Aislamiento y Seguridad: Las máquinas virtuales se ejecutan en sus subprocesos de CPU exclusivos y acceden a un área restringida de la RAM física. Esto los hace menos susceptibles a los ataques, tanto desde dentro como desde fuera. Los contenedores, por otro lado, comparten un sistema operativo y esto los hace más susceptibles a los ataques, independientemente de sus implementaciones de seguridad.
• Tiempo de implementación y puesta en marcha: Con la mayoría de los megabytes de datos para cargar e instalar, y sin necesidad de iniciar un sistema desde discos, los contenedores superan a las máquinas virtuales sin duda en lo que respecta a la velocidad. El contenedor típico necesita solo unos segundos para implementarse, mientras que una máquina virtual necesitará unos minutos.
• Utilización de recursos y costos: Las máquinas virtuales tienen una densidad más baja por servidor físico porque cada VM requiere recursos específicos de CPU, RAM y almacenamiento. La densidad de contenedores en un sistema depende de su utilización acumulativa de recursos.
• Orquestación: Ambos sistemas se pueden orquestar utilizando las aplicaciones adecuadas. Docker Swarm y Kubernetes son populares para contenedores, mientras que las máquinas virtuales también se pueden orquestar con soluciones de Kubernetes.

¿Qué solución es adecuada para usted?

Habiendo visto las diferencias entre contenedores y máquinas virtuales, también debe reconocer que cada sistema tiene escenarios en los que funciona mejor. Entonces, la siguiente es una lista de cuándo usar contenedores y cuándo usar máquinas virtuales.

Cuándo usar contenedores

• Microservicios: si está utilizando una arquitectura de aplicación distribuida, donde sus diferentes partes están diseñadas para ejecutarse de forma independiente como microservicios, entonces un contenedor es probablemente la mejor opción.
• Control de Medio Ambiente: Los contenedores también son ideales para situaciones en las que necesita un control absoluto del entorno, ya que cada imagen de contenedor contiene un entorno de ejecución exacto y 100 % replicable.
• Despliegue Rápido: Los contenedores se pueden cargar en tan solo unos segundos, lo que los convierte en la tecnología ideal para implementar rápidamente aplicaciones bajo demanda. Estos incluyen pruebas de software, orquestación y escalado de sistemas de producción.
• Eficiencia de recursos: Los contenedores pueden maximizar mejor los recursos de hardware de una máquina debido a su diseño, ya que cada contenedor es flexible con su CPU y uso de memoria.
• Escalado horizontal y vertical: Los contenedores funcionan bien para situaciones de escalamiento horizontal y vertical. El escalado horizontal es el simple lanzamiento de más contenedores para manejar flujos de trabajo más altos, mientras que el escalado vertical es el aumento en las asignaciones de CPU y memoria de un contenedor o grupo de contenedores en particular.

Cuándo usar máquinas virtuales

• Fuerte aislamiento de aplicaciones: Una máquina virtual es una buena solución siempre que necesite ejecutar código en un entorno completamente aislado de otros procesos. Un ejemplo sería ejecutar software que probablemente esté infectado con malware.
• GUI: Una máquina virtual podría ser la solución adecuada cuando necesite ejecutar una aplicación que interactúe a través de una interfaz gráfica de usuario.
• Escalado vertical: Puede escalar fácilmente las aplicaciones de VM verticalmente aumentando su asignación de CPU y memoria desde el software de virtualización.
• Acceso a nivel de hardware: Las máquinas virtuales también son excelentes para aplicaciones que consumen muchos recursos o que necesitan acceso directo a la CPU o configuraciones de hardware específicas.
• Aplicaciones de legado: Algunas aplicaciones dependen de bibliotecas específicas o recursos del sistema operativo. Por lo tanto, se ejecutan mejor en el entorno exacto que necesitan.

Lista de máquinas virtuales y herramientas de contenedorización

Existen muchas herramientas y soluciones para crear y administrar máquinas virtuales y contenedores. Entonces, aquí hay una lista rápida de los más populares.

• Oracle VirtualBox: Administrador de máquinas virtuales gratuito y de código abierto
• Docker: creación y gestión de contenedores de código abierto
• Kubernetes: Sistema de orquestación de contenedores de código abierto
• Contenedor: tiempo de ejecución de contenedor para usuarios avanzados
• VMware Workstation: Ejecute máquinas virtuales en Linux y Windows
• Microsoft Hyper-V: Ejecutar máquinas virtuales en Windows
• Cambio abierto de RedHat: plataforma de administración de la nube y virtualización de nivel empresarial
• Nómada: para la gestión de la orquestación
• Apache Meses: Administrador de clústeres de código abierto
• Rancher: para la gestión de varios clústeres de Kubernetes
• Google Cloud: motor Kubernetes de Google
• AWS: servicios web de Amazon, incluido el serverless puerta lejana administrador de contenedores

Preguntas Frecuentes

Aquí hay algunas preguntas frecuentes sobre las máquinas virtuales en la nube y las aplicaciones en contenedores.

Conclusión

Hemos llegado al final de esta comparación de contenedores y máquinas virtuales en la nube. Y como ha visto, ambas tecnologías son valiosas para implementar y administrar aplicaciones en la nube.

Sin embargo, su elección entre los dos siempre dependerá de sus necesidades. En cualquier momento, podría hacerlo mejor con una máquina virtual, un enfoque de contenedorización o ambos.