Контейнери vs Віртуальні Машини (VМ): Розкриваємо ключові відмінності

Коли ви почнете вивчати віртуалізацію, ви помітите двох головних “гравців”- контейнери та віртуальні машини. Контейнери та віртуальні машини - це два способи надання окремих послуг в рамках однієї платформи. По суті, контейнери та віртуальні машини представляють різні глибини технології віртуалізації - програмний та апаратний рівні. 

Вони мають унікальні можливості та характеристики, але також і відмінності, які ми розглянемо в цій статті.

​Що таке контейнери?

Контейнери використовують технології, що дозволяють упаковувати та ізолювати додатки разом із середовищем виконання, а також усіма файлами, необхідними для запуску системи. 

Контейнери є легкими і швидкодоступними, коли мова йде про віртуалізацію нових програм. Контейнерні програми легко переміщувати між різними доменами.

Контейнери зазвичай складаються з коду, операційної системи та залежностей. Це дозволяє контейнерам працювати на будь-якому програмному чи апаратному забезпеченні. Контейнери створюються спеціально на базі хостингових операційних систем, що дозволяє контейнерам відокремлювати та керувати сховищем, процесором та іншими параметрами.

Контейнери не можна вважати новою технологією, оскільки вони вперше з'явилися у 2013 році зі створенням Docker. Docker, у свою чергу, є платформою з відкритим вихідним кодом для створення та управління додатками всередині контейнерів.

Крім того, більшість контейнерних систем виконання надають загальнодоступне сховище попередньо сконфігурованих контейнерів, які включають в себе багато поширених додатків.

Одним з недоліків контейнерів як методу віртуалізації є використання спільного хосту, тобто використання однієї апаратної системи для багаторівневої програмної структури. Це не дуже ефективно, тому що якщо щось піде не так в одному контейнері і вийде за його межі, це може вплинути на загальну апаратну систему. Оскільки середовище виконання контейнерів пропонує попередньо сконфігуровані контейнери, використання такого загальнодоступного елементу може призвести до отримання специфічних вразливостей, яких в іншому випадку у вас не було б.

Контейнери можна використовувати для перенесення існуючих програм у хмарну архітектуру, створення специфічних контейнерних програм та для багатьох інших цілей.

Провідні постачальники контейнерних послуг

Є кілька провідних постачальників контейнерних послуг, про яких вам варто знати.

Docker

Docker - найпопулярніше і найпоширеніше середовище виконання контейнерів. Docker - це платформа на основі ядра Linux, яка використовується для розробки контейнерів. Docker також має загальнодоступний репозиторій, що складається з попередньо налаштованих програмних додатків, який називається Docker Hub. Ви можете завантажити контейнери з Docker Hub у вашому локальному середовищі виконання Docker.

Контейнери Linux (LXC)

LXC - це система виконання з відкритим вихідним кодом для контейнерів. Linux Containers є альтернативою багатьом іншим середовищам виконання контейнерів, спрямованим на забезпечення доступності для користувачів. Linux Containers фокусується на ізоляції процесів всередині контейнерів.

RKT

RKT (або "Rocket") - це система виконання контейнерів, орієнтована на безпеку. Контейнери, створені за допомогою RKT, не підтримують небезпечні функції, якщо користувач вручну не вимкне певні налаштування. Контейнери RKT заповнюють прогалину на ринку, зосереджуючи увагу на безпеці, яку інші рішення часто ігнорують.

CRI-O

CRI-O - це інтерфейс виконання контейнерів, який підтримує інтеграцію OCI-сумісних середовищ виконання. CRI-O вважається полегшеною альтернативою Docker.

​Досліджуємо особливості віртуальних машин

Віртуальні машини - це емуляція фізичного комп'ютера. Віртуалізація дозволила віртуальним машинам розміщувати свої програми та запускати операційні системи, взаємодіючи при цьому з фізичним комп'ютером. Для взаємодії з комп'ютером віртуальним машинам потрібне програмне забезпечення гіпервізора, яке допомагає збалансувати взаємодію між комп'ютерами та віртуальними машинами. Гіпервізор визначає, скільки системних ресурсів отримують віртуальні машини (скільки пам'яті, дискового простору тощо). Він також допомагає тримати віртуальні машини окремо, щоб вони не заважали одна одній працювати.

Віртуальні машини мають програмні пакети, які нагадують апаратні параметри, такі як процесор. Віртуальні машини також мають додаткові програмні пакети для роботи на емульованому обладнанні. Програмні та апаратні пакети створюють повністю функціонуючий снепшот операційної системи. Ці знімки можуть надалі відновити віртуальну машину до певного стану. 

Віртуальні машини зазвичай бувають двох основних типів: прикладні та системні. Прикладні віртуальні машини сприяють ізоляції окремих методів. На відміну від них, системні віртуальні машини допомагають ізолювати додатки від операційних систем і фізичних комп'ютерів, які, в свою чергу, залежать від гіпервізорів, що надають програмному забезпеченню доступ до апаратних ресурсів. Гіпервізори також підтримують окремі віртуальні апаратні платформи, тому віртуальні машини можуть працювати під управлінням операційних систем Windows або Linux.

Найвідомішими гіпервізорами є Xen, VMware (ESX/ESXi), Microsoft (Hyper-V) та Oracle.

Віртуальні машини, на відміну від контейнерів, надають користувачам доступ до додаткових системних ресурсів. Тому віртуальні машини стають вибором для завдань зі значними обсягами файлів. Віртуальні машини також широко використовуються при розробці та тестуванні додатків.

Віртуальні машини також стійкі до будь-яких проблемних ситуацій, оскільки вони характеризуються як ізольовані системи.

Відомі постачальники віртуальних машин

Деякі з найвідоміших постачальників віртуальних машин наступні:

VMware

VMware - це організація, яка запустила одну з провідних технологій віртуалізації. VMware також має гіпервізор, який допомагає керувати віртуальними машинами. VMware вважається рішенням корпоративного рівня для віртуальних машин.

QEMU

QEMU - це варіант надає потужне рішення для віртуальних машин у вигляді емуляції апаратного забезпечення. Однак QEMU не має графічного інтерфейсу.

Virtualbox

Virtualbox - одне з найпопулярніших рішень для віртуальних машин, з деякими додатковими інструментами для подальшого розповсюдження віртуальних машин. Компанія Oracle володіє безкоштовною системою емуляції архітектури - Virtualbox.

​Вибір оптимального рішення 

Контейнери та віртуальні машини схожі за своєю основною функцією - вони дозволяють ізолювати додатки та запускати їх у різних середовищах.

Щоб вам було легше визначити, яке рішення підходить саме вам, ми підготували порівняння контейнерів і віртуальних машин.

Основа

• Контейнери - це пакети програмного коду.
• Віртуальні машини - це симуляції фізичних машин, призначені для поділу останніх на кілька цифрових середовищ.

​Технологія віртуалізації

• У випадку з контейнерами віртуалізація в першу чергу працює в межах операційної системи.
• У випадку з віртуальними машинами віртуалізація працює в межах фізичного пристрою.

Розмір

• Контейнери вважаються більш легкими.
• Віртуальні машини вважаються більш об’ємними.

Внутрішня робота

• Контейнери співпрацюють з операційною системою, використовуючи її ресурси.
• Віртуальні машини використовують гіпервізори, як міст між апаратним забезпеченням та операційною системою, використовуючи ресурси, що постачаються разом з ними.

​Гнучкість

• Контейнери більш гнучкі, оскільки використовують хмару як посередника для швидшого обміну даними.
• Віртуальні машини вважаються менш гнучкими, через проблемами, які пов'язані з міграцією даних.

Масштабованість

• Контейнери вважаються дуже масштабованими.
• У випадку з віртуальними машинами масштабування можливе, проте в деяких випадках воно може бути дещо дорогим рішенням.

​Керування

• Контейнери надають користувачам менший контроль над зовнішнім середовищем.
• Віртуальні машини дають користувачам більше контролю над усім середовищем.

Загалом, віртуальні машини споживають значні обсяги пам'яті і вимагають більше обладнання, ніж контейнери. З цієї точки зору контейнери є більш доступними для масштабування. Однак міграція даних через хмару, яка асоціюється з контейнерами, також має свої проблеми.

Віртуальні машини складніше модифікувати, оскільки вони постачаються як повностекові системи. Контейнерами легше керувати, коли йдеться про розробку та тестування додатків.

​Комбіноване використання можливостей контейнерів та віртуальних машин 

Що, якщо вам не потрібно обирати щось одне? Такий сценарій можливий, хоча знайти практичне застосування як контейнерам, так і віртуальним машинам може бути складно.

Наприклад, віртуальну машину можна створити як емуляцію апаратної версії. Тоді операційну систему можна встановити на апаратне забезпечення віртуальної машини. Після того, як операційна система запущена і працює, над нею можна встановити середовище виконання контейнерів, в якому ми можемо встановити контейнери.

Іншим варіантом використання контейнерів і віртуальних машин є створення конвеєра CI/CD. Коли кілька розробників вносять код у програму, багатьох проблем можна було б уникнути, якби використовувалися ідентичні середовища написання коду. Контейнери можна розгортати всередині віртуальних машин для створення подібних середовищ, контролюючи при цьому ресурси нижче рівня ОС.