Контейнеры и виртуальные машины: Обзор ключевых отличий

Если вникнуть в суть виртуализации, можно наткнуться на двух "главных игроков" - контейнеры и виртуальные машины. Контейнеры и виртуальные машины - это два способа предоставления отдельных сервисов в рамках одной платформы. По большому счету, контейнеры и виртуальные машины представляют собой две уровня виртуализации - программный и аппаратный.

У них есть уникальные особенности и характеристики, но есть и отличия, которые мы рассмотрим в этой статье.

Что такое контейнеры

Контейнеры - это технологии, позволяющие упаковывать и изолировать приложения вместе с их средой, а также всеми файлами, необходимыми для запуска системы.

Контейнеры не занимают много места и характеризуются быстрым доступом, когда речь идет о виртуализации новых приложений. Контейнерные приложения легко перемещать между различными доменами.

Контейнеры обычно состоят из кода, операционной системы и зависимостей. Это позволяет контейнерам работать на любом программном или аппаратном обеспечении. Контейнеры построены на хостируемых операционных системах, что позволяет им разделять и управлять хранилищем, процессором и другими параметрами.

Контейнеры нельзя считать новой технологией, поскольку впервые они появились в 2013 году с созданием компании Docker. Docker, в свою очередь, представляет собой платформу с открытым исходным кодом для создания и управления приложениями внутри контейнеров.

Кроме того, большинство систем, присущих контейнерам, предоставляют публичный репозиторий предварительно сконфигурированных контейнеров, включающих множество распространенных приложений.

Одним из недостатков контейнеров как метода виртуализации является использование общего хоста, то есть использование одной аппаратной системы для многоуровневой программной структуры. Это нежелательно, поскольку если что-то пойдет не так в одном контейнере и выйдет за его пределы, то может пострадать общая аппаратная система. Раз уж мы затронули эту тему, то, поскольку среды контейнеров предлагают предварительно настроенные контейнеры, использование таких общедоступных элементов может привести к приобретению специфических уязвимостей, которых у вас иначе не было бы.

Контейнеры можно использовать для переноса существующих приложений в облачную архитектуру, создания специфических для контейнеров приложений и многих других целей.

​Ведущие поставщики услуг для контейнеров

Существует несколько ведущих поставщиков услуг для контейнеров, о которых вам следует знать.

Docker

Docker - самая популярная и часто используемая среда выполнения контейнеров. Docker - это платформа на базе ядра Linux, используемая для разработки контейнеров. Docker также имеет публичный репозиторий, состоящий из предварительно сконфигурированных программных приложений, называемый Docker Hub. Вы можете загружать контейнеры из Docker Hub в свою локальную среду Docker.

Linux Containers (LXC)

LXC - это система контейнеров с открытым исходным кодом. Linux Containers - это альтернатива многим другим средам, направленная на обеспечение доступности для пользователей. Linux Containers фокусируется на изоляции процессов внутри контейнера.

RKT

RKT (или "Rocket") - это система контейнеров, ориентированная на безопасность. Контейнеры, созданные с помощью RKT, поддерживают только безопасные функции, пока пользователь вручную не отключит определенные настройки. Контейнеры RKT устраняют брешь на рынке в виде фокуса на безопасности, который другие решения часто упускают из виду.

CRI-O

CRI-O - это Container Runtime Interface, поддерживающий интеграцию OCI-совместимых исполнительных устройств. CRI-O считается альтернативой Docker, так как не занимает много места.

Что такое виртуальные машины

Виртуальные машины - это, если коротко, симуляция физического компьютера. Виртуализация позволила виртуальным машинам размещать свои приложения и запускать операционные системы, взаимодействуя при этом с физическим компьютером. Чтобы взаимодействовать с компьютером, виртуальным машинам необходимо программное обеспечение гипервизора, которое помогает сбалансировать взаимодействие между компьютерами и виртуальными машинами. Гипервизор назначает сколько системных ресурсов получают виртуальные машины (сколько памяти, дискового пространства и т. д.). Он также помогает разделить виртуальные машины, чтобы они не мешали друг другу работать.

Виртуальные машины имеют программные пакеты, которые напоминают аппаратные параметры, например процессор. Виртуальные машины также имеют дополнительные программные пакеты для работы на эмулируемом оборудовании. Программные и аппаратные пакеты создают полностью функционирующий снимок рабочей системы. Эти снимки позволяют восстановить виртуальную машину до определенного состояния.

Виртуальные машины обычно бывают двух основных типов: процессные и системные. Процессные виртуальные машины способствуют изоляции отдельных методов. Системные виртуальные машины, напротив, помогают изолировать приложения от операционных систем и физических компьютеров, которые, в свою очередь, зависят от гипервизоров, обеспечивающих программный доступ к аппаратным ресурсам. Гипервизоры также поддерживают раздельные виртуальные аппаратные платформы, поэтому виртуальные машины могут работать под управлением операционных систем Windows или Linux.

К наиболее известным гипервизорам относятся Xen, VMware (ESX/ESXi), Microsoft (Hyper-V) и Oracle.

Виртуальные машины, в отличие от контейнеров, предоставляют пользователям доступ к дополнительным системным ресурсам. Поэтому виртуальные машины подходят для задач со значительными объемами файлов. Они также широко используются при разработке и тестировании приложений. Виртуальные машины безразличны к любого рода угрозам, поскольку они являются изолированными системами.

Известные поставщики услуг для виртуальных машин

К числу наиболее известных поставщиков услуг для виртуальных машин относятся следующие:

VMware

VMware - это публичная торговая организация, разработавшая одну из ведущих технологий виртуализации. VMware также имеет гипервизор, который помогает управлять виртуальными машинами. VMware считается решением корпоративного уровня для виртуальных машин.

QEMU

QEMU - это система, которая предоставляет мощное решение для виртуальных машин в виде эмулированного оборудования. Однако QEMU не имеет графического интерфейса.

Virtualbox

Virtualbox - одно из самых популярных решений, с некоторыми дополнительными инструментами для дальнейшего распространения виртуальных машин. Oracle владеет бесплатной системой эмуляции архитектуры - Virtualbox.

Выбор правильного решения для ваших нужд

Контейнеры и виртуальные машины схожи в своей основной функции - они позволяют изолировать приложения и работать с ними в различных средах.

Чтобы вам было проще определить, какое решение подходит именно вам, мы привели сравнение контейнеров и виртуальных машин.

Суть

• Контейнеры - это пакеты программного кода.
• Виртуальные машины - это симуляции физических машин, предназначенные для разделения последних на несколько цифровых сред.

Технология виртуализации

• При использовании контейнеров виртуализация в первую очередь работает в операционной системе.
• С виртуальными машинами виртуализация работает в рамках физического устройства.

Размер

• Контейнеры зачастую занимают меньше места в операционной системе.
• Виртуальные машины считаются более увесистыми.

Внутренняя работа

• Контейнеры взаимодействуют с операционной системой, используя ее ресурсы.
• Виртуальные машины используют гипервизоры в качестве связующего звена между аппаратным обеспечением и операционной системой и используют ресурсы, которые поставляются вместе с ними.

Гибкость

• Контейнеры считаются более гибкими, поскольку используют облако в качестве посредника для более быстрого обмена данными.
• Виртуальные машины считаются менее гибкими, поскольку с ними возникают проблемы, связанные с миграцией данных.

Масштабируемость

• Контейнеры считаются высокомасштабируемыми.
• С виртуальными машинами масштабирование возможно, однако в некоторых случаях оно может быть довольно дорогим.

Управление

• Контейнеры предоставляют пользователям меньше контроля над внешней средой.
• Виртуальные машины дают пользователям больше контроля над всей средой.

В целом виртуальные машины занимают значительный объем памяти и требуют больше оборудования, чем контейнеры. С этой точки зрения контейнеры более доступны для масштабирования. Однако миграция данных через облако, связанная с контейнерами, тоже имеет свои проблемы.

Виртуальные машины сложнее модифицировать, поскольку они поставляются в виде полнофункциональных систем. Контейнерами легче управлять, когда речь идет о разработке и тестировании приложений.

​Использование возможностей контейнеров и виртуальных машин в тандеме

Что, если вам не придется выбирать одно или другое? Такой сценарий возможен, хотя найти практическое применение и контейнерам, и виртуальным машинам может быть непросто.

Например, виртуальная машина может быть создана как эмулированная аппаратная версия. Затем на аппаратное обеспечение виртуальной машины можно установить операционную систему. После запуска ОС над ней может быть установлена среда для контейнеров, на которую мы можем устанавливать контейнеры.

Еще один вариант использования контейнеров и виртуальных машин - создание конвейера CI/CD. Когда несколько разработчиков вносят свой код в программу, многих проблем можно избежать, если использовать идентичные среды написания. Контейнеры можно развернуть внутри виртуальных машин, чтобы создать аналогичные среды, контролируя при этом ресурсы ниже уровня ОС.