Virtuella maskiner vs behållare: En omfattande jämförelse

Virtuella maskiner och containerisering är två sätt att distribuera flera exekveringsmiljöer på en enda plattform.

Dessa två teknologier gör det enkelt att skapa en virtuell miljö som är modellerad efter fysisk infrastruktur, vilket ytterligare gör det möjligt för användaren att optimera resurserna.

Den här artikeln utforskar deras likheter och skillnader. Den tittar också på deras fördelar och nackdelar i olika användningsfall, för att ge dig en bättre uppfattning om hur och när du bäst kan använda dem.

Hypervisorer och containermotorer

Många webbplatser och internetapplikationer startade livet i en delad värdmiljö – där två eller flera applikationer delade på alla resurser på en fysisk server. Detta kom med problem, eftersom en komprometterad applikation kan påverka resten, både på säkerhet och prestanda. Den enklaste lösningen då var att köra en dedikerad server, vilket tyvärr kom med ökade kostnader.

Virtualisering kom för att lösa dessa problem. För det första gjorde hypervisorer det möjligt för en fysisk server att vara värd för mer än en virtuell server – beroende på hur många processorer och RAM-minne den har. Detta gör att olika applikationer, webbplatser eller klienter kan köras i sina isolerade miljöer till en lägre kostnad utan att behöva en dedikerad fysisk server.

Containers dök också upp för att ytterligare minska kostnaderna och lösa de många problem som utvecklare ställdes inför med virtuella maskiner. Båda teknologierna existerar vid sidan av varandra idag, där var och en har sina starka och svaga sidor.

Vad är en virtuell maskin?

Virtuella maskiner eller virtuella datorer är en form av virtualiserad datorexekveringsmiljö som efterliknar ett fysiskt system. En virtuell maskin använder specialiserad programvara som kallas a hypervisor att få tillgång till specifika resurser på en fysisk infrastruktur som gör att den kan fungera som ett oberoende operativsystem.

En virtuell maskins operativsystem kallas gäst-OS, medan operativsystemet på den fysiska servern kallas värd-OS. Ett värd-OS kan vara värd för flera gäst-OS-instanser, beroende på hur mycket minne, CPU-kärnor och lagringsutrymme det har.

För- och nackdelar med virtuella maskiner

Fördelar

• Isolering: En virtuell maskin är en mycket isolerad miljö som du kan använda för många användningsområden. Allt som händer inuti den kommer inte att påverka andra virtuella maskiner och vice versa. Anledningen är att varje virtuell maskin körs på en eller flera dedikerade CPU-trådar.
• Hårdvaruoptimering: Virtuella maskiner tillåter användare att köra många operativsystem på en enda hårdvaruserver. Denna förmåga leder till kostnadsbesparingar.
• Snapshots & Rollbacks: Du kan när som helst fånga exekveringstillståndet för en virtuell maskin. Denna process kallas en ögonblicksbild och en återställning är helt enkelt en funktion som för den virtuella maskinen tillbaka till det exakta exekveringstillståndet.
• Flexibilitet: Du kan skala virtuella datorer upp eller ner och migrera dem enkelt, vilket gör dem till en idealisk plattform för att utveckla och testa applikationer.

Nackdelar

• Begränsad skalbarhet: Även om du kan skala virtuella maskiner är de inte lika lätta att skala som behållare.
• Komplexitet: Virtuella maskiner kräver mer overhead att hantera, såsom uppdateringar och övervakning, och detta kan leda till problem i storskaliga distributioner.
• Licens: Att köra flera virtuella maskiner kan medföra licenskostnader.

Vad är en container?

En container är också en virtualiseringsteknik som tillåter en användare att skapa och underhålla isolerade exekveringsmiljöer på ett fysiskt system, utan att förlita sig på systemets hypervisor eller direkt tillgång till CPU och andra resurser.

En behållare skapas när innehållet i en datafil exekveras. Den här filen kallas containeravbildningen och innehåller alla bibliotek som måste installeras på värdoperativsystemet för att skapa den önskade containern.

Behållare är lätta och ger en konsekvent och portabel miljö som är mycket användbar för modern mjukvaruutveckling. De kan också köras sida vid sida på samma fysiska värd, så mycket som hårdvaruspecifikationerna kan stödja.

För- och nackdelar med containrar

Fördelar

• Konsekvent miljö: Innehållet i en behållare är fast och exakt. Detta innebär att den alltid kommer att producera samma exekveringsmiljö när den körs.
• Effektivitet med resurser: Behållare använder bara så många resurser som de behöver. Du behöver inte ställa in processorer eller allokera minne i förväg. Detta gör också att fler behållare kan packas ihop.
• Snabb implementering: Behållare är lätta och snabba att distribuera, och de behöver ofta bara några sekunder för att börja arbeta.
• Isolering: En container är en isolerad exekveringsmiljö. Även om det inte är lika isolerat som virtuella maskiner, är det fortfarande den bästa lösningen för att köra mikrotjänster som fokuserar på att bara göra ett jobb och göra det bra.

Nackdelar

• Begränsat stöd för äldre applikationer: Om du har att göra med en applikation som behöver specifika funktioner från operativsystemet eller hårdvaruenheter, kanske en container inte är din bästa lösning.
• Efemära data: Allt om containrar förstörs när containern förstörs och detta inkluderar data. Det finns dock sätt att ha beständig data med behållare.
• Kärnberoende: Containermotorer körs på ett värdoperativsystem, vilket begränsar vad du kan göra i miljön.

Virtuella maskiner och behållare Skillnader

	Virtuella maskiner	Behållare
arkitektur	Inkluderar operativsystem med bibliotek	Inkluderar endast nödvändiga bibliotek
Bildstorlek	10 - 150 GB	5 - 600 MB
Isolering och säkerhet	Relativt isolerad och säker	Mycket isolerat och säkert
Implementering och starttid	1-3 minuter i snitt	1-3 sekunder i genomsnitt
Resursanvändning	Genomsnitt	Hög
Kostar	Högre	Låg
orkestrering	Okej	Högeffektiv
Use Cases	Isolering, äldre system, GUI	Mikrotjänster, DevOps, skalning

• arkitektur: Virtuella maskiner är designade för att köra flera operativsystem sida vid sida. Varje operativsystem är helt isolerat och tilldelas en fast mängd resurser. Behållare, å andra sidan, körs på samma operativsystem men i olika virtuella miljöer. Varje behållare innehåller endast bibliotek som den behöver och delar tillgängliga hårdvaruresurser med andra.
• Bildstorlek: Den minsta behållarbilden är en 4.8 MB Docker-fil som kommer ner till 2 MB när den komprimeras. De flesta containerfiler är i genomsnitt några hundra megabyte, med den största runt 700 MB. Virtuella maskiner, å andra sidan, börjar från cirka 10 GB och kan nå 150 GB i storlek.
• Isolering och säkerhet: Virtuella maskiner körs på sina exklusiva CPU-trådar och har tillgång till ett begränsat område av det fysiska RAM-minnet. Detta gör dem mindre mottagliga för attacker, både inifrån och ut. Behållare, å andra sidan, delar ett operativsystem och detta gör dem mer mottagliga för attacker, oavsett deras säkerhetsimplementering.
• Implementering och starttid: Med mestadels megabyte av data att ladda och installera, och inget behov av att starta upp ett system från skivor, slår behållare virtuella maskiner helt enkelt när det kommer till hastighet. Den typiska behållaren behöver bara några sekunder att distribuera, medan en virtuell maskin kommer att behöva några minuter.
• Resursutnyttjande och kostnader: Virtuella maskiner har en lägre densitet per fysisk server eftersom varje virtuell dator kräver specifika CPU-, RAM- och lagringsresurser. Behållarnas täthet i ett system beror på deras kumulativa resursutnyttjande.
• orkestrering: Båda systemen kan orkestreras med rätt applikationer. Docker Swarm och Kubernetes är populära för containrar, medan virtuella datorer också kan orkestreras med Kubernetes-lösningar.

Vilken lösning är rätt för dig?

Efter att ha sett skillnaderna mellan behållare och virtuella maskiner, bör du också inse att varje system har scenarier när det fungerar bäst. Så, följande är en lista över när man ska använda behållare och när man ska använda virtuella datorer.

När ska man använda behållare

• Mikrotjänster: Om du använder en distribuerad applikationsarkitektur, där dess olika delar är utformade för att köras oberoende som mikrotjänster, är en container förmodligen den bästa vägen att gå.
• Kontroll av miljön: Containers är också idealiska för situationer där du behöver absolut kontroll över miljön, eftersom varje containerbild har en exakt och 100 % replikerbar exekveringsmiljö.
• Snabb implementering: Behållare kan laddas på så snabbt som bara några sekunder, vilket gör dem till den idealiska tekniken för att snabbt distribuera applikationer på begäran. Dessa inkluderar mjukvarutestning, orkestrering och skalning av produktionssystem.
• Resurseffektivitet: Behållare kan bättre maximera en maskins hårdvaruresurser på grund av deras design, eftersom varje behållare är flexibel med sin CPU och minnesanvändning.
• Horisontell och vertikal skalning: Behållare fungerar bra för både horisontella och vertikala skalningssituationer. Horisontell skalning är den enkla lanseringen av fler behållare för att hantera högre arbetsflöden, medan vertikal skalning är ökningen av CPU- och minnesallokeringarna för den specifika behållaren eller behållargruppen.

När ska man använda virtuella maskiner

• Stark applikationsisolering: En virtuell maskin är en bra lösning närhelst du behöver exekvera kod i en miljö som är helt isolerad från andra processer. Ett exempel skulle vara att köra programvara som förmodligen är infekterad med skadlig programvara.
• GUI: En virtuell maskin kan vara den rätta lösningen när du behöver köra en applikation som interagerar via ett grafiskt användargränssnitt.
• Vertikal skalning: Du kan enkelt skala virtuella applikationer vertikalt genom att öka deras CPU- och minnesallokering från virtualiseringsprogramvaran.
• Åtkomst på hårdvarunivå: Virtuella maskiner är också bra för applikationer som är resurskrävande eller som behöver direkt åtkomst till CPU:n eller specifika hårdvarukonfigurationer.
• Äldre applikationer: Vissa applikationer är beroende av specifika bibliotek eller operativsystemresurser. Så de är bäst utförda i exakt den miljö som de behöver.

Lista över virtuella maskiner och containeriseringsverktyg

Det finns massor av verktyg och lösningar där ute för att skapa och hantera virtuella maskiner och behållare. Så här är en snabb lista över de mest populära.

• Oracle VirtualBox: Gratis virtuell maskinhanterare med öppen källkod
• Hamnarbetare: Skapa och hantera behållare med öppen källkod
• Kubernetes: Behållarorkestreringssystem med öppen källkod
• Containerd: Containerkörning för avancerade användare
• VMware Workstation: Kör virtuella maskiner på Linux och Windows
• Microsoft Hyper-V: Kör virtuella maskiner på Windows
• RedHat Openshift: Enterprise-grade virtualisering och molnhanteringsplattform
• Nomad: För orkestreringsledning
• Apache Mesos: Klusterhanterare med öppen källkod
• Rancher: För hantering av flera Kubernetes-kluster
• Google Cloud: Googles Kubernetes-motor
• AWS: Amazons webbtjänster, inklusive serverlösa Fargate containeransvarig

Vanliga frågor om partihandel med mat och dryck

Här är några vanliga frågor om virtuella molnmaskiner och containeriserade applikationer.

Slutsats

Vi har nått slutet av denna jämförelse av virtuella molnmaskiner och behållare. Och som du har sett är båda teknikerna värdefulla för att distribuera och hantera applikationer i molnet.

Ditt val mellan de två kommer dock alltid att bero på dina behov. Du kan när som helst bli bättre med en virtuell maskin, en containeriseringsmetod eller båda.