Zarówno kontenery, jak i maszyny wirtualne (VM) podlegają technologiom wirtualizacji zasobów. Wirtualizacja odnosi się do procesu, w którym zasoby systemowe, takie jak RAM, dysk, procesor czy sieć, mogą być używane przez wiele VM.
Różnicą między kontenerami a maszynami wirtualnymi jest to, że maszyny wirtualne mogą wirtualizować całą maszynę w warstwach sprzętowych, a kontenery mogą wirtualizować warstwy oprogramowania powyżej poziomu systemu operacyjnego.
W tym wpisie szczegółowo przyjrzymy się różnicom i podobieństwom między kontenerami a maszynami wirtualnymi.
Kontenery kontra maszyny wirtualne: kluczowe definicje
Czym są kontenery?
Kontenery są uważane za lekkie pakiety oprogramowania, które zawierają wszystkie zależności potrzebne do uruchomienia aplikacji opartej na kontenerze. Zależności te obejmują takie rzeczy, jak biblioteki systemowe, inne aplikacje na poziomie systemu operacyjnego oraz zewnętrzne pakiety kodowania stron trzecich i aplikacje na poziomie systemu operacyjnego. Zależności są również stosowane w kontenerze na poziomie stosu wyższym niż systemy operacyjne.
Zamiast używać całej maszyny wirtualnej, konteneryzacja łączy wszystko, co jest wymagane do wykonania pojedynczej aplikacji lub mikrousługi, wraz z niezbędnymi bibliotekami środowiska wykonawczego.
Kontener zawiera cały kod, jego zależności, a nawet sam system operacyjny. Takie podejście umożliwia aplikacjom bezproblemowe działanie w różnych środowiskach, czy to na komputerze stacjonarnym, tradycyjnej infrastrukturze IT, czy w chmurze.
Kontenery wykorzystują formę wirtualizacji systemu operacyjnego (OS), która wykorzystuje funkcje systemu operacyjnego hosta do izolowania procesów i regulowania ich dostępu do procesorów, pamięci i miejsca na dysku.
Współczesność kontenerów rozpoczęła się w 2013 r. wraz z wprowadzeniem Dockera — platformy typu open source do tworzenia, wdrażania i zarządzania aplikacjami kontenerowymi.
Dostawcy kontenerów
- Docker – wyróżnia się jako najszerzej przyjęte środowisko wykonawcze kontenerów, zawierające Docker Hub — ogromne repozytorium hostujące różne konteneryzowane aplikacje programowe. Użytkownicy mogą bez wysiłku pobierać i wdrażać kontenery z Docker Hub do lokalnego środowiska wykonawczego Docker.
- RKT – wymawiane „Rocket”, stawia bezpieczeństwo na pierwszym miejscu w swoim systemie kontenerów. Kontenery RKT domyślnie ograniczają niebezpieczne funkcjonalności, wymagając wyraźnej zgody użytkownika na włączenie takich funkcji. RKT ma na celu rozwiązanie problemów bezpieczeństwa związanych z zanieczyszczeniem krzyżowym, z którymi mogą się mierzyć inne środowiska wykonawcze kontenerów.
- Linux Containers (LXC) – rozwiązanie o otwartym kodzie źródłowym, reprezentowany jako system wykonawczy kontenera Linux. LXC izoluje procesy na poziomie systemu, przyczyniając się do zwiększenia bezpieczeństwa. Co godne uwagi, Docker wykorzystuje LXC w swojej podstawowej architekturze. Celem Linux Containers jest zapewnienie niezależnego od dostawcy, otwartego rozwiązania wykonawczego kontenera.
- CRI-O – jest to implementacja interfejsu Kubernetes Container Runtime Interface (CRI). Ułatwia wykorzystanie środowisk wykonawczych zgodnych z Open Container Initiative (OCI). CRI-O to lekka alternatywa dla uruchamiania kontenerów w Kubernetes, odchodząca od konwencjonalnego wykorzystania Dockera jako środowiska wykonawczego.
Czym jest maszyna wirtualna?
Maszyny wirtualne to ciężkie pakiety oprogramowania, które oferują kompleksową emulację podstawowych elementów sprzętowych, takich jak procesor, dysk i urządzenia sieciowe.
Maszyny wirtualne zawierają również dodatkowy stos oprogramowania zaprojektowany do działania na emulowanym sprzęcie. Integracja tych pakietów sprzętowych i programowych skutkuje kompletną i operacyjną reprezentacją systemu obliczeniowego.
Dostawcy maszyn wirtualnych
Poniżej kilka najpopularniejszych rozwiązań, które pozwalają na wdrożenie maszyn wirtualnych.
Proxmox
Proxmox VE to platforma wirtualizacji serwerów klasy korporacyjnej typu open source. Opiera się na systemie Debian Linux i ściśle integruje technologię KVM hypervisor i Linux Containers (LXC) na jednej platformie.
Proxmox posiada zintegrowany internetowy interfejs użytkownika, który pozwala użytkownikom zarządzać maszynami wirtualnymi, kontenerami i wysoką dostępnością dla klastrów za pomocą jednego narzędzia.
Hyper-V
Hyper-V został opracowany przez firmę Microsoft i jako taki umożliwia użytkownikom tworzenie maszyn wirtualnych w systemach x86-64 z systemem Windows. Każda maszyna wirtualna działa na swojej izolowanej partycji, umożliwiając użytkownikom jednoczesne uruchamianie wielu maszyn wirtualnych na tym samym sprzęcie.
Hyper-V wymaga co najmniej jednej partycji nadrzędnej na instancję hiperwizora, która tworzy partycje podrzędne z systemami operacyjnymi gościa za pomocą interfejsu Hypercall API. Partycje muszą zawierać obsługiwaną wersję systemu Windows Server (2008 lub nowszą).
Virtualbox
Virtualbox to system emulacji architektury x86 typu open source. Wyróżnia się jako jedna z najczęściej używanych platform maszyn wirtualnych, wyposażona w ekosystem dodatkowych narzędzi ułatwiających tworzenie i dystrybucję obrazów maszyn wirtualnych.
VMware
Opiera swoją działalność na wczesnych technologiach wirtualizacji sprzętu x86. VMware obejmuje hiperwizor, narzędzie do wdrażania i zarządzania wieloma maszynami wirtualnymi. Dzięki solidnemu interfejsowi użytkownika VMware jest doskonałą opcją maszyny wirtualnej dla przedsiębiorstw, która oferuje kompleksowe wsparcie.
QEMU
QEMU to solidna opcja maszyny wirtualnej znana z emulacji sprzętu. Obsługuje szeroką gamę ogólnych architektur sprzętowych. W przeciwieństwie do niektórych innych opcji, QEMU działa wyłącznie za pośrednictwem wiersza poleceń. Ta cecha sprawia, że QEMU jest jednym z najszybszych wyborów maszyn wirtualnych.
Kontenery kontra maszyny wirtualne: różnice, które powinieneś znać
Kluczowe różnice pomiędzy kontenerami i maszynami wirtualnymi występują w następujących obszarach:
| Virtual Machines (VM) | Containers | |
| 1 | VM to oprogramowanie umożliwiające instalację innego oprogramowania w jego obrębie, zapewniające wirtualną kontrolę zamiast bezpośredniej instalacji na komputerze. | Kontenery to jednostki programowe umożliwiające niezależne działanie różnych funkcjonalności aplikacji. |
| 2 | Aplikacje na maszynach wirtualnych lub hiperwizorach mogą działać w różnych systemach operacyjnych. | Aplikacje w środowisku kontenerowym współdzielą jeden system operacyjny. |
| 3 | VM wirtualizuje cały system komputerowy, łącznie z jego sprzętem. | Kontenery wirtualizują wyłącznie system operacyjny, koncentrując się na aspektach programowych. |
| 4 | Rozmiar maszyny wirtualnej jest zazwyczaj duży, często liczony w gigabajtach. | Rozmiary kontenerów są niewielkie, zazwyczaj wynoszą kilkaset megabajtów i różnią się w zależności od zastosowania. |
| 5 | Uruchomienie maszyn wirtualnych trwa dłużej niż uruchomienie kontenerów, a dokładny czas zależy od sprzętu, na którym są one zainstalowane. | Kontenery mają szybszy czas rozruchu. |
| 6 | Maszyny wirtualne wykorzystują znaczną ilość pamięci systemowej. | Kontenery wymagają minimalnego użycia pamięci. |
| 7 | VMaszyny wirtualne uważa się za bezpieczniejsze, ponieważ ich podstawowy sprzęt nie jest współdzielony przez różne procesy. | Kontenery są postrzegane jako mniej bezpieczne ze względu na wirtualizację opartą na oprogramowaniu i pamięć współdzieloną. |
| 8 | Maszyny wirtualne są przydatne, gdy wszystkie zasoby systemu operacyjnego są potrzebne do uruchomienia różnych aplikacji. | Kontenery są korzystne, gdy chcemy zmaksymalizować wydajność aplikacji przy minimalnym wykorzystaniu serwera. |
| 9 | Przykładami hiperwizorów typu 1 są KVM, Xen i VMware, natomiast Virtualbox jest hiperwizorem typu 2. | Przykładami kontenerów są kontenery RancherOS, PhotonOS i Docker. |
Kontenery czy maszyny wirtualne: co jest lepsze?
Kontenery i maszyny wirtualne to potężne technologie wirtualizacji o określonych przypadkach użycia. Obie oferują oddzielne środowiska do bezpiecznego uruchamiania różnych procesów, ale różnią się w aplikacjach.
- Kontenery oferują bardziej bezpośredni dostęp do sprzętu, dzięki czemu idealnie nadają się do lekkich scenariuszy.
- Nadają się do uruchamiania pojedynczego procesu w wielu instancjach lub izolowania różnych procesów od siebie.
- Aplikacje konteneryzowane umożliwiają organizacjom bezpieczne badanie obrazów kontenerów przed ich utworzeniem.
- Przezroczystość w kontenerach ułatwia skanowanie w poszukiwaniu luk, ale współdzielone kontenery wymagają kontroli, aby zapobiec powielaniu problemów z bezpieczeństwem.
- Aktualizacja aplikacji konteneryzowanych jest prosta i obejmuje utworzenie zaktualizowanego obrazu kontenera oraz wdrożenie nowych kontenerów.
- Automatyzacja usprawnia proces aktualizacji, wykorzystując szybkie czasy uruchamiania kontenerów w celu szybkiego wdrożenia.
- Kontenery upraszczają zadania, takie jak tworzenie potoków CI/CD, w których obrazy Docker i pliki konfiguracyjne CircleCI mogą być łatwo wykorzystywane.
- Bezproblemowe testowanie i wdrażanie, przyspieszające postęp w potoku CI/CD.
- Kontenery ułatwiają korzystanie z mikrousług, dzieląc większe aplikacje na łatwe do zarządzania procesy.
- Kontenery nie zastępują całkowicie maszyn wirtualnych, ale często je uzupełniają.
W przypadku maszyn wirtualnych są one niezbędne do testowania aplikacji, które mogą zagrozić całemu systemowi operacyjnemu, a także do współdzielenia sprzętu między usługami działającymi w różnych systemach operacyjnych.
- Uruchamianie mikrousług na maszynach wirtualnych może być zasobochłonne, wymagając oddzielnych maszyn wirtualnych dla każdej usługi lub narażając izolację na współdzielonej maszynie wirtualnej.
- Maszyny wirtualne są zalecane do wrażliwych operacji, w których zagrożenie dla systemu operacyjnego lub współdzielenie sprzętu między różnymi systemami operacyjnymi jest problemem.
- Maszyny wirtualne oferują bezpieczniejsze środowisko do zadań wymagających podwyższonych uprawnień, takich jak modyfikowanie jądra systemu.
Kontenery i maszyny wirtualne służą konkretnym celom, przy czym kontenery sprawdzają się w lekkich, skalowalnych scenariuszach, a maszyny wirtualne zapewniają bezpieczniejsze środowisko dla wrażliwych operacji. Chociaż kontenery nie zastąpiły całkowicie maszyn wirtualnych, te dwie technologie często się uzupełniają, aby skutecznie rozwiązywać różne przypadki użycia.
Zalety i wady kontenerów
Zalety
Szybkość iteracji – ponieważ kontenery są lekkie i zawierają oprogramowanie wysokiego poziomu, można je łatwo modyfikować i iterować.
Solidny ekosystem – większość systemów wykonawczych kontenerów zapewnia hostowane publiczne repozytorium wbudowanych kontenerów. Tego rodzaju repozytoria kontenerów obejmują pakiety oprogramowania, takie jak bazy danych, można je pobrać i uruchomić natychmiast, aby skrócić czas pracy zespołów programistycznych.
Wady
Exploity współdzielonego hosta – kontenery współdzielą ten sam podstawowy system sprzętowy pod warstwą systemu operacyjnego. To współdzielone środowisko stwarza potencjalne ryzyko, w którym exploit w jednym kontenerze może potencjalnie naruszyć jego granice i wpłynąć na współdzielony sprzęt. Wiele powszechnie używanych środowisk uruchomieniowych kontenerów oferuje publiczne repozytoria z wstępnie zbudowanymi kontenerami. Korzystanie z publicznych obrazów powoduje obawy dotyczące bezpieczeństwa, ponieważ mogą one zawierać złośliwy kod.
Zalety i wady VM
Zalety
Bezpieczeństwo pełnej izolacji – maszyny wirtualne działają w całkowitej izolacji, funkcjonując jako całkowicie autonomiczne systemy. Ta izolacja zapewnia odporność na ataki lub zakłócenia ze strony innych maszyn wirtualnych na współdzielonym hoście.
Podczas gdy pojedyncza maszyna wirtualna może być podatna na ataki, zagrożona maszyna pozostaje odizolowana i nie może wpływać na sąsiednie maszyny wirtualne.
Rozwój interaktywny – kontenery zazwyczaj reprezentują statyczne definicje oczekiwanych zależności i konfiguracji. Maszyny wirtualne oferują bardziej dynamiczne możliwości, umożliwiając rozwój interaktywny.
Po określeniu podstawowej definicji sprzętu maszynę wirtualną można traktować jako komputer z podstawowymi wymaganiami sprzętowymi. Ręczna instalacja oprogramowania i migawki umożliwiają przechwytywanie i przywracanie określonych stanów konfiguracji lub tworzenie dodatkowych maszyn wirtualnych z tą samą konfiguracją.
Wady
Prędkość iteracji – budowanie i regeneracja maszyn wirtualnych jest czasochłonna ze względu na ich wszechogarniającą naturę pełnego stosu. Modyfikacje migawki maszyny wirtualnej wymagają znacznego czasu na regenerację i walidację oczekiwanego zachowania.
Rozmiar pamięci masowej – maszyny wirtualne mogą zużywać znaczną ilość miejsca na dysku, szybko rosnąc do kilku gigabajtów. Może to skutkować niedoborami miejsca na dysku na maszynie hosta, na której wdrożone są maszyny wirtualne.
Podsumowanie
Czy kontener jest bezpieczniejszy niż maszyna wirtualna?
Tak, kontenery są często uważane za bezpieczniejsze niż maszyny wirtualne (VM) pod pewnymi względami. Tradycyjne aplikacje w obrębie maszyny wirtualnej mogą nie być odpowiednio odizolowane od siebie, co stwarza potencjalną podatność na infiltrację i przejęcie kontroli nad innymi aplikacjami w obrębie tej samej maszyny wirtualnej przez złośliwy program.
Czy kontenery mogą zastąpić maszyny wirtualne?
Kontenery zyskały znaczną popularność i stały się integralną częścią architektur aplikacji, mało prawdopodobne jest, aby całkowicie zastąpiły maszyny wirtualne. Kontenery i maszyny wirtualne służą różnym celom i oferują unikalne zalety, co czyni je cennymi w różnych scenariuszach.
Dlaczego kontenery zamiast maszyn wirtualnych?
Kontenery oferują zalety w porównaniu z maszynami wirtualnymi ze względu na ich lekkość. Użycie mniejszej ilości zasobów do wdrożenia i szybsze czasy uruchamiania mierzone w milisekundach. Małe rozmiary obrazów sprawiają, że są bardziej wydajne. Pojedynczy system może obsługiwać większą liczbę kontenerów w porównaniu z maszynami wirtualnymi.
Czynniki sprawiają, że kontenery są dobrze przystosowane do dynamicznych, zwinnych i skalowalnych aplikacji, szczególnie w architekturach mikrousług i środowiskach chmurowych.
Kiedy użyć wirtualizacji zamiast konteneryzacji?
Możesz wybrać wirtualizację zamiast konteneryzacji, gdy musisz uruchomić wiele systemów operacyjnych na sprzęcie jednego serwera fizycznego. Wirtualizacja umożliwia izolację całych systemów operacyjnych w maszynach wirtualnych na serwerze hosta. Z drugiej strony konteneryzacja jest odpowiednia, dla wdrożenia wielu aplikacji przy użyciu tego samego systemu operacyjnego.
Wybór między wirtualizacją a konteneryzacją zależy od Twoich konkretnych wymagań, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak wydajność zasobów, potrzeby izolacji i charakter aplikacji, z którymi pracujesz.
Wybór między kontenerami a maszynami wirtualnymi zależy od konkretnych wymagań aplikacji, ograniczeń infrastruktury i pożądanego poziomu izolacji.
Organizacje przyjmują podejście hybrydowe, wykorzystując kontenery oraz maszyny wirtualne, aby osiągnąć równowagę między efektywnością wykorzystania zasobów, skalowalnością i bezpieczeństwem.
Zrozumienie różnic między kontenerami a maszynami wirtualnymi umożliwia organizacjom podejmowanie świadomych decyzji w oparciu o ich unikalne potrzeby i cele.
Dziękuję Ci, za poświęcony czas na przeczytanie tego artykułu. Jeśli był on dla Ciebie przydatny, to gorąco zachęcam Cię do zapisania się na mój newsletter, jeżeli jeszcze Cię tam nie ma. Proszę Cię także o “polubienie” mojego bloga na Facebooku oraz kanału na YouTube – pomoże mi to dotrzeć do nowych odbiorców. Raz w tygodniu (niedziela punkt 17.00) otrzymasz powiadomienia o nowych artykułach / projektach zanim staną się publiczne. Możesz również pozostawić całkowicie anonimowy pomysł na wpis/nagranie.
Link do formularza tutaj: https://beitadmin.pl/pomysly
Pozostaw również komentarz lub napisz do mnie wiadomość odpisuję na każdą, jeżeli Masz jakieś pytania:).
