Máy ảo so với Container: So sánh toàn diện

Máy ảo và container hóa là hai phương pháp triển khai nhiều môi trường thực thi trên một nền tảng duy nhất.

Hai công nghệ này giúp dễ dàng tạo ra môi trường ảo được mô phỏng theo cơ sở hạ tầng vật lý, giúp người dùng tối ưu hóa tài nguyên.

Bài viết này khám phá những điểm giống và khác nhau của chúng. Bài viết cũng xem xét những ưu điểm và nhược điểm của chúng trong các trường hợp sử dụng khác nhau, để giúp bạn hiểu rõ hơn về cách thức và thời điểm sử dụng tốt nhất từng loại.

Hypervisors & Container Engines

Nhiều trang web và ứng dụng Internet bắt đầu hoạt động trong môi trường lưu trữ chia sẻ – nơi hai hoặc nhiều ứng dụng chia sẻ tất cả các tài nguyên của một máy chủ vật lý. Điều này đi kèm với các vấn đề, vì một ứng dụng bị xâm phạm có thể ảnh hưởng đến phần còn lại, cả về bảo mật và hiệu suất. Giải pháp dễ nhất vào thời điểm đó là chạy một máy chủ chuyên dụng, đáng buồn là đi kèm với chi phí tăng lên.

Ảo hóa ra đời để giải quyết những vấn đề này. Đầu tiên, các trình quản lý ảo hóa cho phép một máy chủ vật lý lưu trữ nhiều hơn một máy chủ ảo – tùy thuộc vào số lượng CPU và RAM mà nó có. Điều này cho phép các ứng dụng, trang web hoặc máy khách khác nhau chạy trong môi trường biệt lập của chúng với chi phí thấp hơn mà không cần máy chủ vật lý chuyên dụng.

Container cũng xuất hiện để giảm chi phí hơn nữa và giải quyết nhiều vấn đề mà các nhà phát triển gặp phải với máy ảo. Cả hai công nghệ đều tồn tại song song với nhau ngày nay, mỗi công nghệ đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng.

Máy ảo là gì?

Máy ảo hoặc VM là một dạng môi trường thực thi máy tính ảo hóa mô phỏng một hệ thống vật lý. Một máy ảo sử dụng phần mềm chuyên dụng được gọi là nhà ảo thuật để có quyền truy cập vào các tài nguyên cụ thể trên cơ sở hạ tầng vật lý cho phép nó hoạt động như một hệ điều hành độc lập.

Hệ điều hành của máy ảo được gọi là hệ điều hành khách, trong khi hệ điều hành trên máy chủ vật lý được gọi là hệ điều hành máy chủ. Hệ điều hành máy chủ có thể lưu trữ nhiều phiên bản hệ điều hành khách, tùy thuộc vào dung lượng bộ nhớ, lõi CPU và dung lượng lưu trữ mà nó có.

Ưu và nhược điểm của máy ảo

Ưu điểm

• Cô lập: Máy ảo là một môi trường được cô lập cao mà bạn có thể sử dụng cho nhiều mục đích. Bất kỳ điều gì xảy ra bên trong nó sẽ không ảnh hưởng đến các máy ảo khác và ngược lại. Lý do là mỗi máy ảo chạy trên một hoặc nhiều luồng CPU chuyên dụng.
• Tối ưu hóa phần cứng: Máy ảo cho phép người dùng chạy nhiều hệ điều hành trên một máy chủ phần cứng duy nhất. Khả năng này giúp tiết kiệm chi phí.
• Ảnh chụp nhanh & Hoàn nguyên: Bạn có thể chụp trạng thái thực thi của máy ảo bất kỳ lúc nào. Quá trình này được gọi là snapshot và rollback chỉ đơn giản là một hàm đưa máy ảo trở lại trạng thái thực thi chính xác đó.
• Linh hoạt:Bạn có thể tăng hoặc giảm quy mô VM và di chuyển chúng dễ dàng, khiến chúng trở thành nền tảng lý tưởng để phát triển và thử nghiệm các ứng dụng.

Nhược điểm

• Khả năng mở rộng hạn chế: Mặc dù bạn có thể mở rộng quy mô máy ảo nhưng việc này không dễ dàng như mở rộng quy mô vùng chứa.
• phức tạp: Máy ảo đòi hỏi nhiều chi phí quản lý hơn, chẳng hạn như cập nhật và giám sát, và điều này có thể dẫn đến sự cố khi triển khai trên quy mô lớn.
• GIẤY PHÉP VÀ THỦ TỤC HÀNH CHÍNH:Việc chạy nhiều máy ảo có thể phát sinh chi phí cấp phép.

Container là gì?

Container cũng là công nghệ ảo hóa cho phép người dùng tạo và duy trì môi trường thực thi biệt lập trên hệ thống vật lý mà không cần dựa vào trình quản lý ảo của hệ thống hoặc truy cập trực tiếp vào CPU và các tài nguyên khác.

Một container được tạo ra khi nội dung của một tệp dữ liệu được thực thi. Tệp này được gọi là hình ảnh container và bao gồm tất cả các thư viện cần được cài đặt trên hệ điều hành máy chủ để tạo ra container mong muốn.

Container nhẹ và cung cấp môi trường nhất quán và di động, rất hữu ích cho phát triển phần mềm hiện đại. Chúng cũng có thể được thực thi song song trên cùng một máy chủ vật lý, tùy theo thông số kỹ thuật phần cứng có thể hỗ trợ.

Ưu và nhược điểm của Container

Ưu điểm

• Môi trường nhất quán: Nội dung của một container là cố định và chính xác. Điều này có nghĩa là nó sẽ luôn tạo ra cùng một môi trường thực thi bất cứ khi nào nó được chạy.
• Hiệu quả với nguồn lực: Container chỉ sử dụng nhiều tài nguyên mà chúng cần. Bạn không cần phải thiết lập CPU hoặc phân bổ bộ nhớ trước. Điều này cũng cho phép nhiều container được đóng gói lại với nhau.
• Triển khai nhanh chóng: Container có trọng lượng nhẹ và triển khai nhanh, thường chỉ cần vài giây để bắt đầu hoạt động.
• Cô lập: Container là một môi trường thực thi bị cô lập. Mặc dù không bị cô lập như máy ảo, nhưng nó vẫn là giải pháp tốt nhất để chạy các dịch vụ siêu nhỏ tập trung vào việc chỉ thực hiện một công việc và thực hiện tốt công việc đó.

Nhược điểm

• Hỗ trợ ứng dụng Legacy hạn chế: Nếu bạn đang xử lý một ứng dụng cần các tính năng cụ thể từ hệ điều hành hoặc thiết bị phần cứng thì container có thể không phải là giải pháp tốt nhất dành cho bạn.
• Dữ liệu tạm thời: Mọi thứ về container đều bị phá hủy khi container bị phá hủy và điều này bao gồm cả dữ liệu. Tuy nhiên, vẫn có cách để có dữ liệu liên tục với container.
• Phụ thuộc hạt nhân: Công cụ chứa chạy trên hệ điều hành máy chủ, điều này hạn chế những việc bạn có thể làm trong môi trường đó.

Sự khác biệt giữa máy ảo và container

	Máy ảo	Container
Kiến trúc	Bao gồm hệ điều hành với các thư viện	Chỉ bao gồm các thư viện cần thiết
Kích thước ảnh	10 - 150 GB	5 - 600 MB
Cô lập & An ninh	Tương đối biệt lập và an toàn	Rất biệt lập và an toàn
Thời gian triển khai và khởi động	Trung bình 1-3 phút	Trung bình 1-3 giây
Tận dụng nguồn tài nguyên	Trung bình	Cao
Chi phí	Cao hơn	Thấp
Dàn nhạc	Được rồi	Hiệu quả cao
Trường hợp sử dụng	Cô lập, hệ thống cũ, GUI	Dịch vụ vi mô, DevOps, mở rộng quy mô

• Kiến trúc: Máy ảo được thiết kế để chạy nhiều hệ điều hành song song. Mỗi hệ điều hành được cô lập hoàn toàn và được phân bổ một lượng tài nguyên cố định. Ngược lại, container chạy trên cùng một hệ điều hành nhưng trong các môi trường ảo khác nhau. Mỗi container chỉ bao gồm các thư viện mà nó cần và chia sẻ các tài nguyên phần cứng khả dụng với những container khác.
• Kích thước ảnh: Ảnh container nhỏ nhất là tệp Docker 4.8 MB, khi nén xuống còn 2 MB. Hầu hết các tệp container trung bình có vài trăm Megabyte, với tệp lớn nhất khoảng 700 MB. Mặt khác, máy ảo bắt đầu từ khoảng 10 GB và có thể đạt tới kích thước 150 GB.
• Cô lập & An ninh: Máy ảo chạy trên luồng CPU độc quyền của chúng và truy cập vào một vùng hạn chế của RAM vật lý. Điều này khiến chúng ít bị tấn công hơn, cả từ bên trong và bên ngoài. Mặt khác, các container chia sẻ một hệ điều hành và điều này khiến chúng dễ bị tấn công hơn, bất kể các triển khai bảo mật của chúng.
• Thời gian triển khai và khởi động: Với hầu hết là megabyte dữ liệu để tải và cài đặt, và không cần khởi động hệ thống từ đĩa, container đánh bại máy ảo một cách dễ dàng khi nói đến tốc độ. Container thông thường chỉ cần vài giây để triển khai, trong khi máy ảo sẽ cần vài phút.
• Sử dụng tài nguyên và chi phí: Máy ảo có mật độ thấp hơn trên mỗi máy chủ vật lý vì mỗi VM yêu cầu CPU, RAM và tài nguyên lưu trữ cụ thể. Mật độ của các container trên một hệ thống phụ thuộc vào việc sử dụng tài nguyên tích lũy của chúng.
• Dàn nhạc: Cả hai hệ thống đều có thể được sắp xếp bằng các ứng dụng phù hợp. Docker Swarm và Kubernetes phổ biến cho các container, trong khi VM cũng có thể được sắp xếp bằng các giải pháp Kubernetes.

Giải pháp nào phù hợp với bạn?

Sau khi thấy được sự khác biệt giữa container và máy ảo, bạn cũng nên nhận ra rằng mỗi hệ thống đều có những tình huống khi nào nó hoạt động tốt nhất. Vì vậy, sau đây là danh sách khi nào nên sử dụng container và khi nào nên sử dụng VM.

Khi nào sử dụng Container

• Dịch vụ vi mô:Nếu bạn đang sử dụng kiến ​​trúc ứng dụng phân tán, trong đó các phần khác nhau được thiết kế để chạy độc lập như các dịch vụ vi mô, thì container có lẽ là giải pháp tốt nhất.
• Kiểm soát môi trường: Container cũng lý tưởng cho những tình huống mà bạn cần kiểm soát tuyệt đối môi trường, vì mỗi hình ảnh container đều chứa một môi trường thực thi chính xác và có thể sao chép 100%.
• Triển khai nhanh: Container có thể tải nhanh chỉ trong vài giây, khiến chúng trở thành công nghệ lý tưởng để triển khai nhanh chóng các ứng dụng theo yêu cầu. Bao gồm thử nghiệm phần mềm, điều phối và mở rộng hệ thống sản xuất.
• Hiệu quả tài nguyên:Các container có thể tối đa hóa tốt hơn tài nguyên phần cứng của máy nhờ thiết kế của chúng, vì mỗi container đều linh hoạt với việc sử dụng CPU và bộ nhớ.
• Tỷ lệ theo chiều ngang và chiều dọc: Container hoạt động tốt cho cả tình huống mở rộng theo chiều ngang và theo chiều dọc. Mở rộng theo chiều ngang là việc khởi chạy đơn giản nhiều container hơn để xử lý các quy trình công việc cao hơn, trong khi mở rộng theo chiều dọc là việc tăng CPU và phân bổ bộ nhớ của container hoặc nhóm container cụ thể.

Khi nào sử dụng máy ảo

• Cô lập ứng dụng mạnh mẽ: Máy ảo là giải pháp tốt bất cứ khi nào bạn cần thực thi mã trong môi trường hoàn toàn tách biệt với các quy trình khác. Ví dụ như chạy phần mềm có khả năng bị nhiễm phần mềm độc hại.
• GUI:Máy ảo có thể là giải pháp phù hợp khi bạn cần chạy ứng dụng tương tác thông qua giao diện người dùng đồ họa.
• Tỷ lệ theo chiều dọc:Bạn có thể dễ dàng mở rộng quy mô các ứng dụng VM theo chiều dọc bằng cách tăng CPU và phân bổ bộ nhớ từ phần mềm ảo hóa.
• Truy cập cấp độ phần cứng:Máy ảo cũng rất phù hợp cho các ứng dụng sử dụng nhiều tài nguyên hoặc cần truy cập trực tiếp vào CPU hoặc cấu hình phần cứng cụ thể.
• Ứng dụng cũ: Một số ứng dụng phụ thuộc vào các thư viện hoặc tài nguyên hệ điều hành cụ thể. Vì vậy, chúng được thực hiện tốt nhất trong môi trường chính xác mà chúng cần.

Danh sách các công cụ máy ảo và container

Có rất nhiều công cụ và giải pháp để tạo và quản lý máy ảo và container. Sau đây là danh sách nhanh những công cụ phổ biến nhất.

• Oracle VirtualBox: Trình quản lý máy ảo miễn phí và mã nguồn mở
• phu bến tàu: Tạo và quản lý container nguồn mở
• Kubernetes: Hệ thống điều phối container nguồn mở
• chứa: Thời gian chạy container dành cho người dùng nâng cao
• VMware Workstation: Chạy máy ảo trên Linux và Windows
• Microsoft Hyper-V: Chạy máy ảo trên Windows
• RedHat Openshift: Nền tảng quản lý đám mây và ảo hóa cấp doanh nghiệp
• Vô định: Để quản lý dàn dựng
• Apache Mesos: Trình quản lý cụm nguồn mở
• Người chăn nuôi: Để quản lý nhiều cụm Kubernetes
• Google Cloud: Công cụ Kubernetes của Google
• AWS: Dịch vụ web của Amazon, bao gồm cả dịch vụ không có máy chủ Xì hơi người quản lý container

Câu Hỏi Thường Gặp

Sau đây là một số câu hỏi thường gặp về máy ảo đám mây và ứng dụng chứa trong container.

Kết luận

Chúng ta đã đi đến phần cuối của bài so sánh máy ảo đám mây và container này. Và như bạn đã thấy, cả hai công nghệ đều có giá trị để triển khai và quản lý các ứng dụng trên đám mây.

Tuy nhiên, lựa chọn giữa hai phương pháp này luôn phụ thuộc vào nhu cầu của bạn. Bất cứ lúc nào, bạn cũng có thể làm tốt hơn với máy ảo, phương pháp chứa container hoặc cả hai.