Mașini virtuale vs containere: o comparație cuprinzătoare

Mașinile virtuale și containerizarea sunt două abordări pentru implementarea mai multor medii de execuție pe o singură platformă.

Aceste două tehnologii facilitează crearea unui mediu virtual care este modelat după infrastructura fizică, permițând în continuare utilizatorului să optimizeze resursele.

Acest articol explorează asemănările și diferențele dintre acestea. De asemenea, analizează avantajele și dezavantajele acestora în diferite cazuri de utilizare, pentru a vă oferi o idee mai bună despre cum și când să le utilizați cel mai bine pe fiecare.

Hypervisori și Motoare Container

Multe site-uri web și aplicații de internet și-au început viața într-un mediu de găzduire partajată – unde două sau mai multe aplicații au partajat toate resursele unui server fizic. Acest lucru a venit cu probleme, deoarece o aplicație compromisă ar putea afecta restul, atât în ​​ceea ce privește securitatea, cât și performanța. Cea mai ușoară soluție pe atunci era să rulezi un server dedicat, care, din păcate, a venit cu costuri crescute.

Virtualizarea a apărut pentru a rezolva aceste probleme. În primul rând, hypervisorii au permis unui server fizic să găzduiască mai mult de un server virtual – în funcție de câte CPU și RAM are. Acest lucru permite diferitelor aplicații, site-uri web sau clienți să ruleze în mediile lor izolate la un cost mai mic, fără a avea nevoie de un server fizic dedicat.

Containerele au apărut în egală măsură pentru a reduce și mai mult costurile și pentru a aborda numeroasele probleme cu care s-au confruntat dezvoltatorii cu mașinile virtuale. Ambele tehnologii există astăzi una alături de cealaltă, fiecare având punctele sale forte și slabe.

Ce este o mașină virtuală?

Mașinile virtuale sau VM-urile sunt o formă de mediu de execuție computerizat virtualizat care imită un sistem fizic. O mașină virtuală folosește un software specializat numit a hypervisor pentru a obține acces la resurse specifice dintr-o infrastructură fizică care îi permite să funcționeze ca un sistem de operare independent.

Sistemul de operare al unei mașini virtuale se numește OS invitat, în timp ce sistemul de operare de pe serverul fizic este numit OS gazdă. Un sistem de operare gazdă poate găzdui mai multe instanțe de sistem de operare invitat, în funcție de cantitatea de memorie, nuclee CPU și spațiu de stocare pe care îl are.

Avantaje și dezavantaje ale mașinilor virtuale

Pro

• Izolare: O mașină virtuală este un mediu extrem de izolat pe care îl puteți folosi pentru multe utilizări. Orice se întâmplă în interiorul acestuia nu va afecta alte mașini virtuale și invers. Motivul este că fiecare mașină virtuală rulează pe unul sau mai multe fire CPU dedicate.
• Optimizare hardware: Mașinile virtuale permit utilizatorilor să ruleze mai multe sisteme de operare pe un singur server hardware. Această capacitate duce la economii de costuri.
• Instantanee și derulări: Puteți captura starea de execuție a unei mașini virtuale în orice moment. Acest proces se numește snapshot, iar rollback-ul este pur și simplu o funcție care readuce mașina virtuală înapoi la starea exactă de execuție.
• Flexibilitate: Puteți scala mașinile virtuale în sus sau în jos și le puteți migra cu ușurință, făcându-le o platformă ideală pentru dezvoltarea și testarea aplicațiilor.

Contra

• Scalabilitate limitată: Deși puteți scala mașinile virtuale, acestea nu sunt la fel de ușor de scalat ca containerele.
• Complexitate: Mașinile virtuale necesită mai multă suprasarcină pentru administrare, cum ar fi actualizări și monitorizare, iar acest lucru poate duce la probleme în implementările la scară largă.
• de licențiere: Rularea mai multor mașini virtuale poate implica costuri de licențiere.

Ce este un container?

Un container este, de asemenea, o tehnologie de virtualizare care permite unui utilizator să creeze și să mențină medii izolate de execuție pe un sistem fizic, fără a se baza pe hypervisorul sistemului sau accesul direct la CPU și alte resurse.

Un container este creat atunci când conținutul unui fișier de date este executat. Acest fișier se numește imaginea containerului și include toate bibliotecile care trebuie instalate pe sistemul de operare gazdă pentru a crea containerul dorit.

Containerele sunt ușoare și oferă un mediu consistent și portabil, care este foarte util pentru dezvoltarea software-ului modern. Ele pot fi, de asemenea, executate unul lângă altul pe aceeași gazdă fizică, atât cât îl pot suporta specificațiile hardware.

Avantaje și dezavantaje ale containerelor

Pro

• Mediu consistent: Conținutul unui recipient este fix și exact. Aceasta înseamnă că va produce întotdeauna același mediu de execuție ori de câte ori este rulat.
• Eficiență cu resurse: Containerele folosesc doar atâtea resurse câte au nevoie. Nu este nevoie să setați CPU-uri sau să alocați memorie în prealabil. Acest lucru permite, de asemenea, ca mai multe containere să fie împachetate împreună.
• Implementare rapidă: Containerele sunt ușoare și rapid de implementat, fiind adesea nevoie de doar câteva secunde pentru a începe să funcționeze.
• Izolare: Un container este un mediu de execuție izolat. Deși nu este la fel de izolat ca mașinile virtuale, este totuși cea mai bună soluție pentru rularea de micro-servicii care se concentrează pe realizarea unei singure lucrări și pe a o face bine.

Contra

• Suport limitat pentru aplicații vechi: Dacă aveți de-a face cu o aplicație care necesită funcții specifice de la sistemul de operare sau dispozitive hardware, atunci un container ar putea să nu fie cea mai bună soluție.
• Date efemere: Totul despre containere este distrus atunci când containerul este distrus și acestea includ date. Totuși, există modalități de a avea date persistente cu containere.
• Dependență de kernel: Motoarele de containere rulează pe un sistem de operare gazdă, ceea ce limitează ceea ce puteți face în mediu.

Diferențele dintre mașini virtuale și containere

	Mașini virtuale	Containere
Arhitectură	Include sistem de operare cu biblioteci	Include doar bibliotecile necesare
Dimensiune imagine	10 - 150 GB	5 - 600 MB
Izolare și securitate	Relativ izolat și sigur	Foarte izolat și sigur
Timp de implementare și pornire	1-3 de minute în medie	1-3 secunde în medie
Utilizarea resurselor	In medie	Înalt
Cheltuieli	Superior	Scăzut
Orchestrarea	Bine	Foarte eficient
Exemple utilizări	Izolare, sisteme vechi, GUI	Micro-servicii, DevOps, scalare

• Arhitectură: Mașinile virtuale sunt proiectate să ruleze mai multe sisteme de operare una lângă alta. Fiecare sistem de operare este complet izolat și i se alocă o cantitate fixă ​​de resurse. Containerele, pe de altă parte, rulează pe același sistem de operare, dar în medii virtuale diferite. Fiecare container include doar bibliotecile de care are nevoie și partajează resursele hardware disponibile cu alții.
• Dimensiune imagine: Cea mai mică imagine de container este un fișier Docker de 4.8 MB, care se reduce la 2 MB când este comprimat. Cele mai multe fișiere container sunt în medie de câteva sute de megaocteți, cele mai mari fiind în jur de 700 MB. Mașinile virtuale, pe de altă parte, încep de la aproximativ 10 GB și pot ajunge la 150 GB.
• Izolare și securitate: Mașinile virtuale rulează pe firele lor exclusive ale procesorului și accesează o zonă restricționată a memoriei RAM fizice. Acest lucru îi face mai puțin susceptibili la atacuri, atât din interior, cât și din exterior. Containerele, pe de altă parte, împărtășesc un sistem de operare și acest lucru le face mai susceptibile la atacuri, indiferent de implementările lor de securitate.
• Timp de implementare și pornire: Cu majoritatea megaocteților de date de încărcat și instalat și fără a fi nevoie să porniți un sistem de pe discuri, containerele bat mașinile virtuale cu mâna în jos când vine vorba de viteză. Containerul tipic are nevoie de doar câteva secunde pentru a fi implementat, în timp ce o mașină virtuală va avea nevoie de câteva minute.
• Utilizarea resurselor și costuri: Mașinile virtuale au o densitate mai mică pe server fizic, deoarece fiecare VM necesită resurse specifice de CPU, RAM și stocare. Densitatea containerelor dintr-un sistem depinde de utilizarea lor cumulativă a resurselor.
• Orchestrarea: Ambele sisteme pot fi orchestrate folosind aplicațiile potrivite. Docker Swarm și Kubernetes sunt populare pentru containere, în timp ce VM-urile pot fi, de asemenea, orchestrate folosind soluțiile Kubernetes.

Ce soluție este potrivită pentru tine?

După ce ați văzut diferențele dintre containere și mașinile virtuale, ar trebui să recunoașteți în mod egal că fiecare sistem are scenarii când funcționează cel mai bine. Deci, următoarea este o listă cu când să folosiți containerele și când să folosiți VM-urile.

Când să folosiți containerele

• Micro-servicii: Dacă utilizați o arhitectură de aplicație distribuită, în care diferitele sale părți sunt concepute pentru a rula independent ca micro-servicii, atunci un container este probabil cea mai bună cale de a merge.
• Controlul mediului: Containerele sunt, de asemenea, ideale pentru situațiile în care aveți nevoie de control absolut al mediului, deoarece fiecare imagine de container deține un mediu de execuție exact și replicabil 100%.
• Desfășurare rapidă: Containerele se pot încărca în doar câteva secunde, făcându-le tehnologia ideală pentru implementarea rapidă a aplicațiilor la cerere. Acestea includ testarea software-ului, orchestrarea și scalarea sistemelor de producție.
• Eficienta resurselor: Containerele pot maximiza mai bine resursele hardware ale unei mașini datorită designului lor, deoarece fiecare container este flexibil cu utilizarea CPU și a memoriei.
• Scalare orizontală și verticală: Containerele funcționează bine atât pentru situații de scalare orizontală, cât și pe verticală. Scalare orizontală este simpla lansare a mai multor containere pentru a gestiona fluxuri de lucru mai mari, în timp ce scalarea verticală este creșterea alocațiilor CPU și memoriei unui anumit container sau grup de containere.

Când să folosiți mașinile virtuale

• Izolare puternică a aplicației: O mașină virtuală este o soluție bună ori de câte ori trebuie să executați cod într-un mediu care este complet izolat de alte procese. Un exemplu ar fi rularea unui software care este probabil infectat cu malware.
• GUI: O mașină virtuală poate fi soluția potrivită atunci când trebuie să rulați o aplicație care interacționează printr-o interfață grafică de utilizator.
• Scalare verticală: Puteți scala cu ușurință aplicațiile VM pe verticală prin creșterea CPU și alocarea memoriei lor din software-ul de virtualizare.
• Acces la nivel hardware: Mașinile virtuale sunt, de asemenea, grozave pentru aplicațiile care consumă mult resurse sau care necesită acces direct la CPU sau la anumite configurații hardware.
• Aplicații vechi: Unele aplicații depind de anumite biblioteci sau resurse ale sistemului de operare. Deci, acestea sunt cel mai bine executate în mediul exact de care au nevoie.

Lista de mașini virtuale și instrumente de containerizare

Există o mulțime de instrumente și soluții pentru crearea și gestionarea mașinilor virtuale și a containerelor. Deci, iată o listă rapidă a celor mai populare.

• Oracle VirtualBox: Manager de mașini virtuale gratuit și open-source
• Docher: Crearea și gestionarea containerelor open-source
• Kubernetes: sistem open-source de orchestrare a containerelor
• Containerd: Timp de rulare a containerului pentru utilizatori avansați
• VMware Workstation: rulați mașini virtuale pe Linux și Windows
• Microsoft Hyper-V: rulați mașini virtuale pe Windows
• RedHat Openshift: Platformă de virtualizare și management cloud la nivel de întreprindere
• nomad: Pentru managementul orchestrației
• Apache Mesos: Manager de cluster open-source
• Rancher: Pentru gestionarea mai multor clustere Kubernetes
• Google Cloud: motorul Google Kubernetes
• AWS: Servicii web Amazon, inclusiv cele fără server Fargate manager de containere

Întrebări frecvente

Iată câteva întrebări frecvente referitoare la mașinile virtuale cloud și la aplicațiile containerizate.

Concluzie

Am ajuns la finalul acestei comparații de mașini virtuale și containere în cloud. Și după cum ați văzut, ambele tehnologii sunt valoroase pentru implementarea și gestionarea aplicațiilor în cloud.

Alegerea ta între cele două va depinde întotdeauna de nevoile tale. În orice moment, puteți face mai bine cu o mașină virtuală, o abordare de containerizare sau ambele.