仮想マシン vs コンテナ: 包括的な比較

仮想マシンとコンテナ化は、単一のプラットフォーム上に複数の実行環境を展開する XNUMX つのアプローチです。

これら XNUMX つのテクノロジーにより、物理インフラストラクチャをモデルにした仮想環境を簡単に作成できるようになり、ユーザーはリソースをさらに最適化できるようになります。

この記事では、それらの類似点と相違点について説明します。また、さまざまな使用例におけるそれぞれの長所と短所にも注目し、それぞれをいつどのように活用するのが最適であるかをよりよく理解できるようにします。

目次隠す

どのソリューションがあなたに適していますか?

仮想マシンとコンテナ化ツールのリスト

よくある質問

まとめ

ハイパーバイザーとコンテナエンジン

多くのウェブサイトやインターネットアプリケーションは、共有ホスティング環境（2つ以上のアプリケーションが物理サーバーのすべてのリソースを共有する環境）で誕生しました。これにより、1つのアプリケーションが他のアプリケーションにも影響を与えるという問題が起こりました。セキュリティパフォーマンスも向上しました。当時の最も簡単な解決策は専用サーバーを実行することでしたが、残念ながらコストが増加しました。

仮想化はこれらの問題を解決するために登場しました。まず、ハイパーバイザーにより、搭載されている CPU と RAM の数に応じて、物理サーバーが複数の仮想サーバーをホストできるようになりました。これにより、専用の物理サーバーを必要とせずに、さまざまなアプリケーション、Web サイト、またはクライアントを分離された環境で低コストで実行できるようになります。

コンテナも同様に、コストをさらに削減し、開発者が仮想マシンで直面する多くの問題に対処するために登場しました。現在、両方のテクノロジーが並行して存在しており、それぞれに長所と短所があります。

仮想マシンとは何ですか?

仮想マシンまたは VM は、物理システムを模倣した仮想化されたコンピューター実行環境の一種です。仮想マシンは、と呼ばれる特殊なソフトウェアを使用します。ハイパーバイザー物理インフラストラクチャ上の特定のリソースにアクセスして、独立したオペレーティングシステムとして機能できるようにします。

仮想マシンのオペレーティングシステムはゲスト OS と呼ばれ、物理サーバー上のオペレーティングシステムはホスト OS と呼ばれます。ホスト OS は、メモリ、CPU コア、ストレージの量に応じて、複数のゲスト OS インスタンスをホストできます。

仮想マシンの長所と短所

メリット

アイソレーション： 仮想マシンは、さまざまな用途に使用できる高度に分離された環境です。その内部で何が起こっても、他の仮想マシンには影響しませんし、その逆も同様です。その理由は、各仮想マシンが XNUMX つ以上の専用 CPU スレッドで実行されるためです。
ハードウェアの最適化: 仮想マシンを使用すると、ユーザーは単一のハードウェアサーバー上で多くのオペレーティングシステムを実行できます。この機能はコスト削減につながります。
スナップショットとロールバック：仮想マシンの実行状態をいつでもキャプチャできます。このプロセスはスナップショットと呼ばれ、ロールバックは単に仮想マシンをその正確な実行状態に戻す機能です。
柔軟性: VM はスケールアップまたはスケールダウンして簡単に移行できるため、アプリケーションの開発とテストに理想的なプラットフォームになります。

デメリット

限られたスケーラビリティ: 仮想マシンはスケールできますが、コンテナほど簡単ではありません。
複雑：仮想マシンでは更新や監視などの管理に多くのオーバーヘッドが必要となるため、大規模な展開では問題が発生する可能性があります。
ライセンシング注：複数の仮想マシンを実行すると、ライセンスコストが発生する可能性があります。

コンテナとは何ですか?

コンテナは、ユーザーがシステムのハイパーバイザーや CPU やその他のリソースへの直接アクセスに依存せずに、物理システム上に分離された実行環境を作成および維持できるようにする仮想化テクノロジでもあります。

コンテナは、データファイルの内容が実行されるときに作成されます。このファイルはコンテナイメージと呼ばれ、目的のコンテナを作成するためにホストオペレーティングシステムにインストールする必要があるすべてのライブラリが含まれています。

コンテナは軽量で、現代のビジネスに非常に役立つ一貫性のあるポータブルな環境を提供します。ソフトウェア開発ハードウェア仕様がサポートできる限り、同じ物理ホスト上で並行して実行することもできます。

コンテナの長所と短所

メリット

一貫した環境: コンテナの内容は固定されており、正確です。これは、実行されるたびに常に同じ実行環境が生成されることを意味します。
リソースを活用した効率化: コンテナーは、必要なだけのリソースを使用します。事前に CPU を設定したり、メモリを割り当てたりする必要はありません。これにより、より多くのコンテナを一緒に梱包することもできます。
迅速な展開: コンテナーは軽量でデプロイが迅速で、多くの場合、動作を開始するまでにわずか数秒しかかかりません。
アイソレーション： コンテナは分離された実行環境です。仮想マシンほど分離されていませんが、XNUMX つのジョブのみを実行し、それを適切に実行することに重点を置いたマイクロサービスを実行するには最適なソリューションです。

デメリット

限定的なレガシーアプリケーションのサポート: オペレーティングシステムやハードウェアデバイスの特定の機能を必要とするアプリケーションを扱っている場合、コンテナーは最適なソリューションではない可能性があります。
一時的なデータ: コンテナーが破壊されると、コンテナーに関するすべてのものが破壊されます。これにはデータも含まれます。ただし、コンテナーを使用して永続的なデータを保持する方法はあります。
カーネルの依存関係: コンテナーエンジンはホストオペレーティングシステム上で実行されるため、その環境でできることは制限されます。

仮想マシンとコンテナの違い

	仮想マシン	コンテナ
アーキテクチャ	ライブラリを備えたオペレーティングシステムが含まれています	必要なライブラリのみを含める
画像サイズ	10〜150 GB	5 - 600 MB
隔離とセキュリティ	比較的隔離されており安全	非常に隔離されており安全です
展開とスタートアップ Time	平均1〜3分	平均1～3秒
リソースの活用	平均	ハイ
コスト	より高い	ロー
編成	良い	高効率
ユースケース	分離、レガシーシステム、GUI	マイクロサービス、DevOps、スケーリング

アーキテクチャ: 仮想マシンは、複数のオペレーティングシステムを並行して実行するように設計されています。各 OS は完全に分離され、固定量のリソースが割り当てられます。一方、コンテナは同じオペレーティングシステム上で実行されますが、異なる仮想環境で実行されます。各コンテナには必要なライブラリのみが含まれており、利用可能なハードウェアリソースを他のコンテナと共有します。
画像サイズ: 最小のコンテナーイメージは 4.8MB の Docker ファイルで、圧縮すると 2MB になります。ほとんどのコンテナファイルは平均して数百メガバイトで、最大のものは約 700 MB です。一方、仮想マシンのサイズは約 10 GB から始まり、最大 150 GB に達することがあります。
隔離とセキュリティ: 仮想マシンは専用の CPU スレッドで実行され、物理 RAM の制限された領域にアクセスします。これにより、内部からも外部からも攻撃を受けにくくなります。一方、コンテナはオペレーティングシステムを共有するため、セキュリティの実装に関係なく、攻撃を受けやすくなります。
導入と起動時間: ロードしてインストールするデータのほとんどがメガバイトであり、ディスクからシステムを起動する必要がないため、コンテナは速度の点で仮想マシンに圧倒的に勝ります。一般的なコンテナのデプロイには数秒しかかかりませんが、仮想マシンの場合は数分かかります。
リソースの使用率とコスト：各 VM には特定の CPU、RAM、ストレージリソースが必要なため、仮想マシンの物理サーバーあたりの密度は低くなります。システム上のコンテナの密度は、累積的なリソース使用率によって異なります。
編成: どちらのシステムも、適切なアプリケーションを使用して調整できます。コンテナーでは Docker Swarm と Kubernetes が一般的ですが、Kubernetes ソリューションを使用して VM をオーケストレーションすることもできます。

どのソリューションがあなたに適していますか?

コンテナと仮想マシンの違いを理解したので、各システムには最適に動作するシナリオがあることを同様に認識する必要があります。したがって、以下はコンテナーを使用する場合と VM を使用する場合のリストです。

コンテナを使用する場合

マイクロサービス: さまざまな部分がマイクロサービスとして独立して実行されるように設計されている分散アプリケーションアーキテクチャを使用している場合は、おそらくコンテナーが最適な方法です。
環境の制御: コンテナーは、各コンテナーイメージに正確で 100% 複製可能な実行環境が保持されるため、環境を絶対的に制御する必要がある状況にも最適です。
迅速な展開: コンテナはわずか数秒でロードできるため、オンデマンドでアプリケーションを迅速に展開するための理想的なテクノロジとなります。これには、ソフトウェアのテスト、オーケストレーション、実稼働システムのスケーリングが含まれます。
資源効率: コンテナーはその設計により、各コンテナーの CPU とメモリーの使用量に柔軟に対応できるため、マシンのハードウェアリソースを最大限に活用できます。
水平および垂直スケーリング: コンテナーは、水平スケーリングと垂直スケーリングの両方の状況で適切に機能します。水平スケーリングは、より高度なワークフローを処理するためにより多くのコンテナーを単純に起動することですが、垂直スケーリングは、特定のコンテナーまたはコンテナーグループの CPU とメモリの割り当てを増やすことです。

仮想マシンを使用する場合

強力なアプリケーション分離: 他のプロセスから完全に分離された環境でコードを実行する必要がある場合、仮想マシンは優れたソリューションです。例としては、マルウェアに感染している可能性のあるソフトウェアを実行することが挙げられます。
GUI: グラフィカルユーザーインターフェイスを介して対話するアプリケーションを実行する必要がある場合、仮想マシンが適切なソリューションとなる可能性があります。
垂直スケーリング：仮想化ソフトウェアから CPU とメモリの割り当てを増やすことで、VM アプリケーションを垂直方向に簡単に拡張できます。
ハードウェアレベルのアクセス: 仮想マシンは、リソースを大量に消費するアプリケーションや、CPU や特定のハードウェア構成に直接アクセスする必要があるアプリケーションにも最適です。
レガシーアプリケーション注：一部のアプリケーションは、特定のライブラリまたはオペレーティングシステムのリソースに依存しています。したがって、必要な環境で実行するのが最適です。