Machines virtuelles contre conteneurs : une comparaison complète

Les machines virtuelles et la conteneurisation sont deux approches pour déployer plusieurs environnements d'exécution sur une seule plate-forme.

Ces deux technologies facilitent la création d'un environnement virtuel calqué sur l'infrastructure physique, permettant en outre à l'utilisateur d'optimiser les ressources.

Cet article explore leurs similitudes et leurs différences. Il examine également leurs avantages et leurs inconvénients dans différents cas d'utilisation, pour vous donner une meilleure idée de comment et quand les utiliser au mieux.

Hyperviseurs et moteurs de conteneurs

De nombreux sites Web et applications Internet ont vu le jour dans un environnement d'hébergement partagé, où deux applications ou plus partageaient toutes les ressources d'un serveur physique. Cela a posé des problèmes, car une application compromise pouvait affecter le reste, à la fois en termes de sécurité et de performances. La solution la plus simple à l'époque consistait à faire fonctionner un serveur dédié, ce qui entraînait malheureusement une augmentation des coûts.

La virtualisation est venue résoudre ces problèmes. Premièrement, les hyperviseurs ont permis à un serveur physique d'héberger plusieurs serveurs virtuels, en fonction du nombre de processeurs et de RAM dont il dispose. Cela permet à différentes applications, sites Web ou clients de s'exécuter dans leurs environnements isolés à moindre coût sans avoir besoin d'un serveur physique dédié.

Les conteneurs sont également apparus pour réduire davantage les coûts et résoudre les nombreux problèmes auxquels les développeurs étaient confrontés avec les machines virtuelles. Les deux technologies coexistent aujourd'hui, chacune ayant ses points forts et ses points faibles.

Qu'est-ce qu'une machine virtuelle ?

Les machines virtuelles ou VM sont une forme d'environnement d'exécution informatique virtualisé qui imite un système physique. Une machine virtuelle utilise un logiciel spécialisé appelé hyperviseur pour accéder à des ressources spécifiques sur une infrastructure physique lui permettant de fonctionner comme un système d'exploitation indépendant.

Le système d'exploitation d'une machine virtuelle est appelé le système d'exploitation invité, tandis que le système d'exploitation du serveur physique est appelé le système d'exploitation hôte. Un système d'exploitation hôte peut héberger plusieurs instances de système d'exploitation invité, en fonction de la quantité de mémoire, de cœurs de processeur et de stockage dont il dispose.

Avantages et inconvénients des machines virtuelles

Avantages

• Isolement: Une machine virtuelle est un environnement hautement isolé que vous pouvez utiliser pour de nombreuses utilisations. Tout ce qui se passe à l'intérieur n'affectera pas les autres machines virtuelles et vice versa. La raison en est que chaque machine virtuelle s'exécute sur un ou plusieurs threads CPU dédiés.
• Optimisation matérielle: Les machines virtuelles permettent aux utilisateurs d'exécuter de nombreux systèmes d'exploitation sur un seul serveur matériel. Cette capacité entraîne des économies de coûts.
• Instantanés et restaurations: Vous pouvez capturer l'état d'exécution d'une machine virtuelle à tout moment. Ce processus s'appelle un instantané et une restauration est simplement une fonction qui ramène la machine virtuelle à cet état d'exécution exact.
• Flexibilité: vous pouvez faire évoluer les machines virtuelles vers le haut ou vers le bas et les migrer facilement, ce qui en fait une plate-forme idéale pour développer et tester des applications.

Inconvénients

• Évolutivité limitée : Bien que vous puissiez faire évoluer les machines virtuelles, elles ne sont pas aussi faciles à faire évoluer que les conteneurs.
• Complexité: les machines virtuelles nécessitent plus de temps système pour être gérées, telles que les mises à jour et la surveillance, ce qui peut entraîner des problèmes dans les déploiements à grande échelle.
• Licence: L'exécution de plusieurs machines virtuelles peut entraîner des frais de licence.

Qu'est-ce qu'un conteneur ?

Un conteneur est également une technologie de virtualisation qui permet à un utilisateur de créer et de maintenir des environnements d'exécution isolés sur un système physique, sans dépendre de l'hyperviseur du système ni d'un accès direct au processeur et à d'autres ressources.

Un conteneur est créé lorsque le contenu d'un fichier de données est exécuté. Ce fichier s'appelle l'image du conteneur et comprend toutes les bibliothèques qui doivent être installées sur le système d'exploitation hôte pour créer le conteneur souhaité.

Les conteneurs sont légers et fournissent un environnement cohérent et portable très utile pour le développement de logiciels modernes. Ils peuvent également être exécutés côte à côte sur le même hôte physique, dans la mesure où les spécifications matérielles peuvent le supporter.

Avantages et inconvénients des conteneurs

Avantages

• Environnement cohérent : Le contenu d'un conteneur est fixe et exact. Cela signifie qu'il produira toujours le même environnement d'exécution à chaque fois qu'il sera exécuté.
• Efficacité avec les ressources : Les conteneurs n'utilisent que le nombre de ressources dont ils ont besoin. Vous n'avez pas besoin de configurer les processeurs ou d'allouer de la mémoire au préalable. Cela permet également à plus de conteneurs d'être emballés ensemble.
• Déploiement rapide: Les conteneurs sont légers et rapides à déployer, ne nécessitant souvent que quelques secondes pour commencer à fonctionner.
• Isolement: Un conteneur est un environnement d'exécution isolé. Bien qu'il ne soit pas aussi isolé que les machines virtuelles, il reste la meilleure solution pour exécuter des micro-services qui se concentrent sur un seul travail et le font bien.

Inconvénients

• Prise en charge limitée des applications héritées : Si vous avez affaire à une application qui nécessite des fonctionnalités spécifiques du système d'exploitation ou des périphériques matériels, un conteneur n'est peut-être pas votre meilleure solution.
• Données éphémères : Tout ce qui concerne les conteneurs est détruit lorsque le conteneur est détruit et cela inclut les données. Il existe cependant des moyens d'avoir des données persistantes avec des conteneurs.
• Dépendance du noyau : Les moteurs de conteneur s'exécutent sur un système d'exploitation hôte, ce qui limite ce que vous pouvez faire dans l'environnement.

Différences entre les machines virtuelles et les conteneurs

• Architecture: Les machines virtuelles sont conçues pour exécuter plusieurs systèmes d'exploitation côte à côte. Chaque système d'exploitation est complètement isolé et se voit allouer une quantité fixe de ressources. Les conteneurs, en revanche, s'exécutent sur le même système d'exploitation mais dans des environnements virtuels différents. Chaque conteneur inclut uniquement les bibliothèques dont il a besoin et partage les ressources matérielles disponibles avec d'autres.
• Taille de l'image : La plus petite image de conteneur est un fichier Docker de 4.8 Mo qui se réduit à 2 Mo lorsqu'il est compressé. La plupart des fichiers conteneurs font en moyenne quelques centaines de mégaoctets, le plus important faisant environ 700 Mo. Les machines virtuelles, en revanche, commencent à partir d'environ 10 Go et peuvent atteindre 150 Go.
• Isolement & Sécurité: Les machines virtuelles s'exécutent sur leur(s) thread(s) CPU exclusif(s) et accèdent à une zone restreinte de la RAM physique. Cela les rend moins sensibles aux attaques, à la fois de l'intérieur et de l'extérieur. Les conteneurs, en revanche, partagent un système d'exploitation, ce qui les rend plus vulnérables aux attaques, quelles que soient leurs implémentations de sécurité.
• Temps de déploiement et de démarrage: Avec principalement des mégaoctets de données à charger et à installer, et pas besoin de démarrer un système à partir de disques, les conteneurs battent de loin les machines virtuelles en termes de vitesse. Le conteneur typique n'a besoin que de quelques secondes pour se déployer, tandis qu'une machine virtuelle aura besoin de quelques minutes.
• Utilisation des ressources et coûts: les machines virtuelles ont une densité inférieure par serveur physique car chaque machine virtuelle nécessite des ressources de CPU, de RAM et de stockage spécifiques. La densité des conteneurs sur un système dépend de leur utilisation cumulée des ressources.
• Orchestration: Les deux systèmes peuvent être orchestrés en utilisant les bonnes applications. Docker Swarm et Kubernetes sont populaires pour les conteneurs, tandis que les machines virtuelles peuvent également être orchestrées à l'aide de solutions Kubernetes.

Quelle solution vous convient ?

Après avoir vu les différences entre les conteneurs et les machines virtuelles, vous devez également reconnaître que chaque système a des scénarios lorsqu'il fonctionne le mieux. Ainsi, ce qui suit est une liste indiquant quand utiliser des conteneurs et quand utiliser des machines virtuelles.

Quand utiliser des conteneurs

• Micro-services: Si vous utilisez une architecture d'application distribuée, où ses différentes parties sont conçues pour s'exécuter indépendamment en tant que micro-services, un conteneur est probablement la meilleure solution.
• Contrôle de l'environnement : Les conteneurs sont également idéaux pour les situations où vous avez besoin d'un contrôle absolu de l'environnement, car chaque image de conteneur contient un environnement d'exécution exact et reproductible à 100 %.
• Déploiement rapide: Les conteneurs peuvent se charger en quelques secondes seulement, ce qui en fait la technologie idéale pour déployer rapidement des applications à la demande. Il s'agit notamment des tests de logiciels, de l'orchestration et de la mise à l'échelle des systèmes de production.
• Efficacité des ressources: Les conteneurs peuvent mieux maximiser les ressources matérielles d'une machine en raison de leur conception, car chaque conteneur est flexible avec son utilisation du processeur et de la mémoire.
• Mise à l'échelle horizontale et verticale : Les conteneurs fonctionnent bien pour les situations de mise à l'échelle horizontale et verticale. La mise à l'échelle horizontale est le simple lancement de plusieurs conteneurs pour gérer des flux de travail plus importants, tandis que la mise à l'échelle verticale est l'augmentation des allocations de CPU et de mémoire du conteneur ou du groupe de conteneurs particulier.

Quand utiliser les machines virtuelles

• Forte isolation des applications: Une machine virtuelle est une bonne solution chaque fois que vous avez besoin d'exécuter du code dans un environnement complètement isolé des autres processus. Un exemple serait l'exécution d'un logiciel probablement infecté par un logiciel malveillant.
• GUI: Une machine virtuelle peut être la bonne solution lorsque vous devez exécuter une application qui interagit via une interface utilisateur graphique.
• Mise à l'échelle verticale: Vous pouvez facilement faire évoluer verticalement les applications de VM en augmentant leur allocation de CPU et de mémoire à partir du logiciel de virtualisation.
• Accès au niveau matériel: Les machines virtuelles sont également idéales pour les applications gourmandes en ressources ou nécessitant un accès direct au processeur ou à des configurations matérielles spécifiques.
• Applications héritées: Certaines applications dépendent de bibliothèques spécifiques ou de ressources du système d'exploitation. Ainsi, ils sont mieux exécutés dans l'environnement exact dont ils ont besoin.

Liste des machines virtuelles et des outils de conteneurisation

Il existe de nombreux outils et solutions pour créer et gérer des machines virtuelles et des conteneurs. Voici donc une liste rapide des plus populaires.

• Oracle VirtualBox: Gestionnaire de machines virtuelles gratuit et open-source
• Docker: Création et gestion de conteneurs open-source
• Kubernetes: Système d'orchestration de conteneurs open source
• Conteneur : Runtime de conteneur pour les utilisateurs avancés
• VMware Workstation: Exécuter des machines virtuelles sous Linux et Windows
• Microsoft Hyper-V: Exécuter des machines virtuelles sous Windows
• Red Hat Openshift: Plateforme de virtualisation et de gestion cloud de niveau entreprise
• Nomade: Pour la gestion de l'orchestration
• Apache Mésos: gestionnaire de cluster open source
• Rancher: Pour la gestion de plusieurs clusters Kubernetes
• Google Cloud: le moteur Kubernetes de Google
• AWS: Services Web Amazon, y compris le sans serveur fargate gestionnaire de conteneurs

Foire aux Questions

Voici quelques questions fréquemment posées concernant les machines virtuelles cloud et les applications conteneurisées.

Conclusion

Nous sommes arrivés à la fin de cette comparaison des machines virtuelles cloud et des conteneurs. Et comme vous l'avez vu, les deux technologies sont précieuses pour déployer et gérer des applications dans le cloud.

Votre choix entre les deux dépendra toujours de vos besoins. À tout moment, vous pouvez faire mieux avec une machine virtuelle, une approche de conteneurisation ou les deux.