เครื่องเสมือนเทียบกับคอนเทนเนอร์: การเปรียบเทียบที่ครอบคลุม

เครื่องเสมือนและการสร้างคอนเทนเนอร์เป็นสองแนวทางในการปรับใช้สภาพแวดล้อมการดำเนินการหลายรายการบนแพลตฟอร์มเดียว

เทคโนโลยีทั้งสองนี้ทำให้การสร้างสภาพแวดล้อมเสมือนจริงที่จำลองตามโครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพเป็นเรื่องง่าย และยังช่วยให้ผู้ใช้สามารถปรับการใช้ทรัพยากรให้เหมาะสมได้อีกด้วย

บทความนี้จะเจาะลึกถึงความคล้ายคลึงและความแตกต่างระหว่างทั้งสอง รวมถึงข้อดีและข้อเสียในแต่ละกรณีการใช้งาน เพื่อให้คุณเข้าใจได้ดียิ่งขึ้นว่าควรใช้งานแต่ละกรณีอย่างไรและเมื่อใดจึงจะดีที่สุด

ไฮเปอร์ไวเซอร์และเครื่องยนต์คอนเทนเนอร์

เว็บไซต์และแอปพลิเคชันอินเทอร์เน็ตจำนวนมากเริ่มต้นขึ้นในสภาพแวดล้อมการโฮสต์ร่วมกัน ซึ่งแอปพลิเคชันสองตัวหรือมากกว่านั้นจะใช้ทรัพยากรทั้งหมดของเซิร์ฟเวอร์ทางกายภาพร่วมกัน ปัญหานี้มาพร้อมกับปัญหา เนื่องจากแอปพลิเคชันที่ถูกบุกรุกเพียงตัวเดียวอาจส่งผลกระทบต่อแอปพลิเคชันอื่นๆ ทั้งด้านความปลอดภัยและประสิทธิภาพ วิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดในสมัยนั้นคือการรันเซิร์ฟเวอร์เฉพาะ ซึ่งน่าเสียดายที่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น

การจำลองเสมือนเกิดขึ้นเพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ ขั้นแรก ไฮเปอร์ไวเซอร์ช่วยให้เซิร์ฟเวอร์จริงสามารถโฮสต์เซิร์ฟเวอร์เสมือนได้มากกว่าหนึ่งเครื่อง ขึ้นอยู่กับว่ามี CPU และ RAM อยู่กี่ตัว วิธีนี้ช่วยให้แอปพลิเคชัน เว็บไซต์ หรือไคลเอนต์ต่างๆ สามารถทำงานในสภาพแวดล้อมที่แยกจากกันด้วยต้นทุนที่ต่ำลง โดยไม่ต้องใช้เซิร์ฟเวอร์จริงโดยเฉพาะ

คอนเทนเนอร์ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อลดต้นทุนและแก้ไขปัญหาต่างๆ ที่นักพัฒนาต้องเผชิญเมื่อใช้เครื่องเสมือน เทคโนโลยีทั้งสองมีอยู่คู่กันในปัจจุบัน โดยแต่ละเทคโนโลยีมีจุดแข็งและจุดอ่อนที่แตกต่างกัน

เครื่องเสมือนคืออะไร?

เครื่องเสมือนหรือ VM เป็นรูปแบบหนึ่งของสภาพแวดล้อมการทำงานของคอมพิวเตอร์เสมือนที่เลียนแบบระบบจริง เครื่องเสมือนใช้ซอฟต์แวร์เฉพาะที่เรียกว่า ไฮเปอร์ไวเซอร์ เพื่อเข้าถึงทรัพยากรที่เฉพาะเจาะจงบนโครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพที่ทำให้สามารถทำงานเป็นระบบปฏิบัติการอิสระได้

ระบบปฏิบัติการของเครื่องเสมือนเรียกว่าระบบปฏิบัติการแขก ในขณะที่ระบบปฏิบัติการบนเซิร์ฟเวอร์จริงเรียกว่าระบบปฏิบัติการโฮสต์ ระบบปฏิบัติการโฮสต์สามารถโฮสต์อินสแตนซ์ระบบปฏิบัติการแขกได้หลายอินสแตนซ์ ขึ้นอยู่กับหน่วยความจำ คอร์ CPU และพื้นที่จัดเก็บที่มี

ข้อดีและข้อเสียของเครื่องเสมือน

ข้อดี

• การแยก: เครื่องเสมือนเป็นสภาพแวดล้อมที่แยกตัวออกจากกันอย่างมากซึ่งคุณสามารถใช้ได้หลายอย่าง ทุกสิ่งที่เกิดขึ้นภายในเครื่องจะไม่ส่งผลกระทบต่อเครื่องเสมือนเครื่องอื่นและในทางกลับกัน เหตุผลก็คือเครื่องเสมือนแต่ละเครื่องทำงานบนเธรด CPU เฉพาะหนึ่งเธรดหรือมากกว่านั้น
• การเพิ่มประสิทธิภาพฮาร์ดแวร์:เครื่องเสมือนช่วยให้ผู้ใช้สามารถเรียกใช้ระบบปฏิบัติการหลายระบบบนเซิร์ฟเวอร์ฮาร์ดแวร์ตัวเดียว ความสามารถนี้ช่วยประหยัดต้นทุน
• สแน็ปช็อตและการย้อนกลับคุณสามารถบันทึกสถานะการทำงานของเครื่องเสมือนได้ตลอดเวลา กระบวนการนี้เรียกว่าสแน็ปช็อต ส่วนโรลแบ็คเป็นเพียงฟังก์ชันที่นำเครื่องเสมือนกลับสู่สถานะการทำงานที่แน่นอนนั้น
• ความยืดหยุ่นคุณสามารถปรับขนาด VM ขึ้นหรือลงและย้ายได้อย่างง่ายดาย ทำให้เป็นแพลตฟอร์มที่เหมาะสำหรับการพัฒนาและการทดสอบแอปพลิเคชัน

จุดด้อย

• ความสามารถในการปรับขนาดที่จำกัด: แม้ว่าคุณจะสามารถปรับขนาดเครื่องเสมือนได้ แต่การปรับขนาดไม่ง่ายเหมือนคอนเทนเนอร์
• ความซับซ้อน:เครื่องเสมือนนั้นต้องมีการจัดการเพิ่มเติม เช่น การอัปเดตและการตรวจสอบ ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาในการใช้งานในระดับขนาดใหญ่ได้
• ลิขสิทธิ์การใช้เครื่องเสมือนหลายเครื่องอาจต้องเสียค่าธรรมเนียมใบอนุญาต

คอนเทนเนอร์คืออะไร?

คอนเทนเนอร์ยังเป็นเทคโนโลยีเสมือนจริงที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถสร้างและดูแลรักษาสภาพแวดล้อมการทำงานแบบแยกส่วนบนระบบทางกายภาพโดยไม่ต้องพึ่งพาไฮเปอร์ไวเซอร์ของระบบหรือการเข้าถึง CPU และทรัพยากรอื่นๆ โดยตรง

คอนเทนเนอร์จะถูกสร้างขึ้นเมื่อมีการเรียกใช้เนื้อหาของไฟล์ข้อมูล ไฟล์นี้เรียกว่าคอนเทนเนอร์อิมเมจและรวมไลบรารีทั้งหมดที่ต้องติดตั้งบนระบบปฏิบัติการโฮสต์เพื่อสร้างคอนเทนเนอร์ที่ต้องการ

คอนเทนเนอร์มีน้ำหนักเบาและให้สภาพแวดล้อมที่สม่ำเสมอและพกพาสะดวกซึ่งมีประโยชน์อย่างมากสำหรับการพัฒนาซอฟต์แวร์สมัยใหม่ นอกจากนี้ยังสามารถดำเนินการควบคู่กันบนโฮสต์ทางกายภาพเดียวกันได้เท่าที่คุณสมบัติฮาร์ดแวร์รองรับ

ข้อดีและข้อเสียของคอนเทนเนอร์

ข้อดี

• สภาพแวดล้อมที่สม่ำเสมอ: เนื้อหาของคอนเทนเนอร์นั้นถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจนและแน่นอน ซึ่งหมายความว่าคอนเทนเนอร์จะสร้างสภาพแวดล้อมการทำงานแบบเดียวกันเสมอเมื่อเรียกใช้งาน
• ประสิทธิภาพด้วยทรัพยากร: คอนเทนเนอร์จะใช้ทรัพยากรเท่าที่จำเป็นเท่านั้น คุณไม่จำเป็นต้องตั้งค่า CPU หรือจัดสรรหน่วยความจำล่วงหน้า นอกจากนี้ยังช่วยให้คอนเทนเนอร์อื่นๆ สามารถบรรจุรวมกันได้มากขึ้นอีกด้วย
• การปรับใช้อย่างรวดเร็ว: คอนเทนเนอร์มีน้ำหนักเบาและใช้งานได้อย่างรวดเร็ว โดยมักใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาทีก็เริ่มทำงาน
• การแยก: คอนเทนเนอร์คือสภาพแวดล้อมการทำงานแบบแยกส่วน แม้ว่าคอนเทนเนอร์จะไม่แยกส่วนเหมือนเครื่องเสมือน แต่ก็ยังถือเป็นโซลูชันที่ดีที่สุดในการรันไมโครเซอร์วิสที่เน้นการทำงานเพียงงานเดียวและทำได้ดี

จุดด้อย

• การรองรับแอปพลิเคชั่นรุ่นเก่าที่จำกัด: หากคุณกำลังจัดการกับแอปพลิเคชันที่ต้องการคุณลักษณะเฉพาะจากระบบปฏิบัติการหรืออุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ คอนเทนเนอร์อาจไม่ใช่โซลูชันที่ดีที่สุดสำหรับคุณ
• ข้อมูลชั่วคราว: ทุกอย่างเกี่ยวกับคอนเทนเนอร์จะถูกทำลายเมื่อคอนเทนเนอร์ถูกทำลาย และรวมถึงข้อมูลด้วย อย่างไรก็ตาม มีหลายวิธีที่จะเก็บข้อมูลถาวรไว้กับคอนเทนเนอร์
• การพึ่งพาเคอร์เนล: เครื่องยนต์คอนเทนเนอร์ทำงานบนระบบปฏิบัติการโฮสต์ ซึ่งจำกัดสิ่งที่คุณทำได้ในสภาพแวดล้อมนั้น

ความแตกต่างระหว่างเครื่องเสมือนและคอนเทนเนอร์

	เครื่องเสมือน	ภาชนะบรรจุ
สถาปัตยกรรม	รวมถึงระบบปฏิบัติการพร้อมไลบรารี	รวมเฉพาะไลบรารีที่จำเป็นเท่านั้น
ขนาดรูปภาพ	10 - 150 กิกะไบต์	5 - 600 MB
การแยกตัวและความปลอดภัย	ค่อนข้างแยกตัวและปลอดภัย	แยกตัวและปลอดภัยอย่างมาก
การปรับใช้และเวลาเริ่มต้นใช้งาน	โดยเฉลี่ย 1-3 นาที	เฉลี่ย 1-3 วินาที
การใช้ทรัพยากร	กลาง	จุดสูง
ค่าใช้จ่าย	สูงกว่า	ต่ำ
orchestration	ถูก	มีประสิทธิภาพสูง
ใช้กรณี	การแยกระบบเก่า GUI	ไมโครเซอร์วิส, DevOps, การปรับขนาด

• สถาปัตยกรรม:เครื่องเสมือนได้รับการออกแบบมาให้ทำงานบนระบบปฏิบัติการหลายระบบควบคู่กัน โดยแต่ละระบบปฏิบัติการจะแยกจากกันโดยสิ้นเชิงและได้รับการจัดสรรทรัพยากรในปริมาณที่แน่นอน ในทางกลับกัน คอนเทนเนอร์จะทำงานบนระบบปฏิบัติการเดียวกันแต่ในสภาพแวดล้อมเสมือนที่แตกต่างกัน คอนเทนเนอร์แต่ละคอนเทนเนอร์จะรวมเฉพาะไลบรารีที่จำเป็นเท่านั้น และแชร์ทรัพยากรฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่กับคอนเทนเนอร์อื่นๆ
• ขนาดรูปภาพ:อิมเมจคอนเทนเนอร์ที่เล็กที่สุดคือไฟล์ Docker ขนาด 4.8MB ซึ่งเมื่อบีบอัดแล้วจะเหลือเพียง 2MB ไฟล์คอนเทนเนอร์ส่วนใหญ่มีขนาดเฉลี่ยไม่กี่ร้อยเมกะไบต์ โดยไฟล์ที่ใหญ่ที่สุดมีขนาดประมาณ 700MB ในทางกลับกัน เครื่องเสมือนมีขนาดเริ่มต้นที่ประมาณ 10 GB และสามารถขยายได้ถึง 150 GB
• การแยกตัวและความปลอดภัย:เครื่องเสมือนทำงานบนเธรด CPU เฉพาะและเข้าถึงพื้นที่จำกัดของ RAM ทางกายภาพ ทำให้เครื่องเสมือนเสี่ยงต่อการถูกโจมตีน้อยลง ทั้งจากภายในและภายนอก ในทางกลับกัน คอนเทนเนอร์ใช้ระบบปฏิบัติการร่วมกัน ทำให้เครื่องเสมือนเสี่ยงต่อการถูกโจมตีมากขึ้น ไม่ว่าจะใช้ระบบรักษาความปลอดภัยแบบใดก็ตาม
• การปรับใช้และเวลาเริ่มต้นใช้งาน:ด้วยข้อมูลส่วนใหญ่ที่ต้องโหลดและติดตั้ง และไม่จำเป็นต้องบูตระบบจากดิสก์ คอนเทนเนอร์จึงสามารถเอาชนะเครื่องเสมือนได้อย่างแน่นอนในเรื่องความเร็ว คอนเทนเนอร์ทั่วไปใช้เวลาในการปรับใช้เพียงไม่กี่วินาที ในขณะที่เครื่องเสมือนต้องใช้เวลาเป็นนาที
• การใช้ทรัพยากรและต้นทุน:เครื่องเสมือนจะมีความหนาแน่นต่ำกว่าต่อเซิร์ฟเวอร์จริง เนื่องจากแต่ละ VM ต้องใช้ทรัพยากร CPU, RAM และที่เก็บข้อมูลเฉพาะ ความหนาแน่นของคอนเทนเนอร์บนระบบขึ้นอยู่กับการใช้ทรัพยากรสะสม
• orchestration:ทั้งสองระบบสามารถทำงานร่วมกันได้โดยใช้แอปพลิเคชันที่เหมาะสม Docker Swarm และ Kubernetes เป็นที่นิยมสำหรับคอนเทนเนอร์ ในขณะที่ VM ยังสามารถทำงานร่วมกันได้โดยใช้โซลูชัน Kubernetes

โซลูชั่นใดเหมาะกับคุณ?

เมื่อได้เห็นความแตกต่างระหว่างคอนเทนเนอร์และเครื่องเสมือนแล้ว คุณควรจะเข้าใจว่าระบบแต่ละระบบมีสถานการณ์ที่ทำงานได้ดีที่สุด ดังนั้น ต่อไปนี้คือรายการว่าควรใช้คอนเทนเนอร์เมื่อใดและควรใช้ VM เมื่อใด

เมื่อใดจึงควรใช้คอนเทนเนอร์

• ไมโครเซอร์วิส:หากคุณใช้สถาปัตยกรรมแอปพลิเคชันแบบกระจาย โดยที่ส่วนต่างๆ ได้รับการออกแบบมาให้ทำงานแยกกันเป็นไมโครเซอร์วิส การใช้คอนเทนเนอร์อาจเป็นวิธีที่ดีที่สุด
• การควบคุมสิ่งแวดล้อม: คอนเทนเนอร์ยังเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่คุณต้องการควบคุมสภาพแวดล้อมแบบสมบูรณ์แบบ เนื่องจากภาพคอนเทนเนอร์แต่ละภาพมีสภาพแวดล้อมการทำงานที่แน่นอนและจำลองได้ 100%
• การปรับใช้อย่างรวดเร็ว:คอนเทนเนอร์สามารถโหลดได้เร็วภายในเวลาเพียงไม่กี่วินาที ทำให้เป็นเทคโนโลยีที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการปรับใช้แอปพลิเคชันตามความต้องการอย่างรวดเร็ว ซึ่งรวมถึงการทดสอบซอฟต์แวร์ การประสานงาน และการปรับขนาดระบบการผลิต
• ประสิทธิภาพทรัพยากร:คอนเทนเนอร์สามารถเพิ่มทรัพยากรฮาร์ดแวร์ของเครื่องจักรได้ดีขึ้นเนื่องจากการออกแบบ เนื่องจากคอนเทนเนอร์แต่ละตัวมีความยืดหยุ่นในการใช้งาน CPU และหน่วยความจำ
• การปรับขนาดแนวนอนและแนวตั้ง:คอนเทนเนอร์ใช้งานได้ดีกับสถานการณ์การปรับขนาดทั้งแบบแนวนอนและแนวตั้ง การปรับขนาดแนวนอนคือการเปิดคอนเทนเนอร์เพิ่มเติมเพื่อจัดการกับเวิร์กโฟลว์ที่สูงขึ้น ในขณะที่การปรับขนาดแนวตั้งคือการเพิ่มการจัดสรร CPU และหน่วยความจำของคอนเทนเนอร์หรือกลุ่มคอนเทนเนอร์เฉพาะ

เมื่อใดจึงควรใช้เครื่องเสมือน

• การแยกการใช้งานที่แข็งแกร่ง:เครื่องเสมือนเป็นโซลูชันที่ดีเมื่อใดก็ตามที่คุณต้องรันโค้ดในสภาพแวดล้อมที่แยกจากกระบวนการอื่นๆ อย่างสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น การรันซอฟต์แวร์ที่อาจติดมัลแวร์
• GUI:เครื่องเสมือนอาจเป็นโซลูชันที่เหมาะสมเมื่อคุณจำเป็นต้องเรียกใช้แอปพลิเคชันที่โต้ตอบผ่านอินเทอร์เฟซผู้ใช้แบบกราฟิก
• มาตราส่วนแนวตั้งคุณสามารถปรับขนาดแอปพลิเคชัน VM ในแนวตั้งได้อย่างง่ายดายโดยเพิ่มการจัดสรร CPU และหน่วยความจำจากซอฟต์แวร์เสมือนจริง
• การเข้าถึงระดับฮาร์ดแวร์:เครื่องเสมือนยังเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ใช้ทรัพยากรมากหรือที่ต้องเข้าถึง CPU หรือการกำหนดค่าฮาร์ดแวร์เฉพาะโดยตรง
• แอปพลิเคชันรุ่นเก่า:แอปพลิเคชันบางตัวขึ้นอยู่กับไลบรารีหรือทรัพยากรระบบปฏิบัติการเฉพาะ ดังนั้น จึงควรดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมกับความต้องการ

รายการเครื่องมือเครื่องเสมือนและคอนเทนเนอร์

มีเครื่องมือและโซลูชันมากมายสำหรับการสร้างและจัดการเครื่องเสมือนและคอนเทนเนอร์ ดังนั้น ต่อไปนี้คือรายการเครื่องมือและโซลูชันที่ได้รับความนิยมมากที่สุด

• Oracle VirtualBox:ตัวจัดการเครื่องเสมือนแบบโอเพ่นซอร์สและฟรี
• นักเทียบท่า: การสร้างและการจัดการคอนเทนเนอร์โอเพ่นซอร์ส
• Kubernetes:ระบบออร์เคสตราคอนเทนเนอร์โอเพ่นซอร์ส
• ตู้คอนเทนเนอร์:รันไทม์คอนเทนเนอร์สำหรับผู้ใช้ขั้นสูง
• VMware Workstation:เรียกใช้เครื่องเสมือนบน Linux และ Windows
• Microsoft Hyper-V:การรันเครื่องเสมือนบน Windows
• เรดแฮท โอเพ่นชิฟท์:แพลตฟอร์มการจัดการเสมือนจริงและคลาวด์ระดับองค์กร
• พเนจร:สำหรับการจัดการออร์เคสตรา
• อาปาเช่ เมซอส:ตัวจัดการคลัสเตอร์โอเพ่นซอร์ส
• เจ้าของฟาร์มปศุสัตว์:สำหรับการจัดการคลัสเตอร์ Kubernetes หลายคลัสเตอร์
• Google Cloud:เครื่องมือ Kubernetes ของ Google
• AWS:บริการเว็บ Amazon รวมถึงบริการแบบไร้เซิร์ฟเวอร์ ฟาร์เกต ผู้จัดการคอนเทนเนอร์

คำถามที่พบบ่อย

ต่อไปนี้คือคำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับเครื่องเสมือนบนคลาวด์และแอปพลิเคชันคอนเทนเนอร์

สรุป

เราได้มาถึงจุดสิ้นสุดของการเปรียบเทียบเครื่องเสมือนบนคลาวด์และคอนเทนเนอร์แล้ว และอย่างที่คุณเห็น เทคโนโลยีทั้งสองนี้มีประโยชน์สำหรับการปรับใช้และการจัดการแอปพลิเคชันบนคลาวด์

การเลือกระหว่างสองสิ่งนี้จะขึ้นอยู่กับความต้องการของคุณเสมอ ไม่ว่าเมื่อใดก็ตาม คุณสามารถทำได้ดีกว่าด้วยเครื่องเสมือน แนวทางการทำคอนเทนเนอร์ หรือทั้งสองอย่าง