Контейнеры и виртуальные машины: Обзор ключевых отличий

Виртуальные машины и контейнеры – это совершенно разные методы развертывания и упаковки сервисов. Изоляция имеет решающее значение при наличии нескольких приложений/сервисов на одном сервере.

Давайте представим себе стандартный сценарий, когда на одном сервере работает несколько приложений. Одно приложение может потреблять часть ресурсов, в то время как другие приложения не будут работать или будут работать плохо. Чтобы исключить подобные риски, чаще всего практикуется аренда сервера для каждого приложения отдельно. В большинстве случаев такой подход становится неэффективным, поэтому были придуманы технологии изоляции.

В этой статье мы рассмотрим основные различия между виртуальными машинами и контейнерами, так что если эта тема показалась вам интересной, продолжайте читать.  

Объяснение виртуализации и контейнеризации

Контейнеризация, как и виртуализация, функционирует за счет разделения аппаратных ресурсов по приоритетам. Это создает идеальную среду для нескольких сервисов, которые могут одновременно работать на одном сервере.  Такой подход значительно минимизирует финансовые вложения, поскольку вам не нужно покупать дополнительное оборудование, когда необходимо запустить новое приложение. Строительные блоки идеально подходят для разделения ресурсов и становятся действительно удобными для различных видов бизнеса.

Повышение безопасности контейнеров: Расширенные стратегии

• Безопасность образов контейнеров. Чтобы снизить возможные риски, настоятельно рекомендуется использовать образы с официальных ресурсов. Кроме того, необходимо регулярно обновлять и отслеживать риски возникновения уязвимостей. Также крайне важно уменьшить размер образа, это можно сделать с помощью удаления ненужных инструментов.
• Контроль доступа. Использование политик IAM и RBAC очень важно для обеспечения безопасности. Все пароли и ключи должны храниться с помощью специализированных решений.
• Уменьшите площадь возможных атак. Старайтесь не запускать контейнеры от имени администратора, чем меньше прав, тем лучше. Используйте права только для чтения для большинства контейнеров, если это возможно. Еще одна отличная рекомендация – использовать брандмауэры и сегментацию сети.
• Время выполнения контейнера. Важно отслеживать странное поведение времени выполнения контейнера. В дополнение к этому следует применять более эффективные механизмы изоляции, чтобы предотвратить дополнительное влияние других контейнеров.

Понимание виртуальных машин (ВМ)

Виртуальные машины – это эмуляция аппаратных устройств, таких как диски, процессоры и многое другое. Изоляция виртуальных машин достигается за счет разделения аппаратного обеспечения и операционной системы. Такое разделение возможно в основном благодаря гипервизору. Чтобы понять принцип работы гипервизора, необходимо представить его в виде программного слоя и отдельных ресурсов для ВМ.

Различают 2 типа гипервизоров, такие как:

• Bare metal. Особенность этого типа гипервизора в том, что он функционирует непосредственно на аппаратном обеспечении. Поскольку этот метод не нуждается в ОС, он считается более безопасным. Основными примерами гипервизоров типа bare metal являются Hyper-V или RHV.
• Встроенный. Этот тип гипервизора функционирует как программное приложение. Основными примерами этого типа считаются VMware или VM VirtualBox.

Контейнеры: Оперативные сведения

Контейнеры имеют схожий принцип изоляции по сравнению с виртуализацией. Основное различие между этими двумя подходами заключается в том, что контейнерам не нужна выделенная операционная система. В этом методе на базе одной ОС размещаются все контейнеры. Такой подход позволяет сэкономить больше ресурсов, а пользователям - денег.

Основными уровнями функционирования контейнеров являются хостовая ОС, среда выполнения контейнеров, и только потом идут контейнеры. В качестве среды выполнения контейнеров обычно используется Docker, но есть и другие доступные варианты.

Обеспечение безопасности контейнеров

Безопасность контейнеров связана с различными методами, которые должны использоваться в целях безопасности. Безопасность включает в себя не только контейнеры, но и инфраструктуру, связанную с процессом. Поскольку динамика окружающей среды повышается, могут возникнуть некоторые проблемы с безопасностью.

Мониторинг основных рисков должен быть связан с различным трафиком между изображениями и приложениями. Еще один важный факт, о котором следует помнить: многие контейнеры работают на одной и той же ОС, а риски безопасности лежат на уровне операционной системы, и через контейнер ОС также может быть атакована. Поэтому идеальным вариантом будет свести к минимуму взаимодействие между ОС и контейнером. 

Контейнеры против виртуальных машин: Ключевые различия

Изоляция ресурсов обеспечивается обоими этими методами, однако для реализации подходов применяется различная архитектура. В зависимости от конкретного случая использования, подходы могут применяться даже вместе. Именно поэтому так важно понимать основные различия между ними.

Если говорить об основных различиях, то они незначительно отличаются в характеристиках производительности, развертывании и оркестровке, а также во многом другом.  

Уровни безопасности и изоляции: Сравнительный анализ

Высокий уровень безопасности и изоляции одинаково представлен в обоих подходах, однако это происходит на разных уровнях.

Начнем этот важный анализ с виртуальных машин. Уязвимость к виртуальным атакам возможна как при использовании виртуальных машин, так и при других подходах. Главный плюс этого сценария в том, что все ВМ полностью изолированы от соседних машин и проблем с этим не возникает. Через гипервизор обычно проводится больше атак, поскольку злоумышленники могут получить полный контроль над всеми ВМ.

Изоляция в контейнерах считается немного более гибкой. Например, в Docker существуют различные сетевые конфигурации, такие как хост, none или bridge network. Давайте обсудим каждую из них подробнее:

• Сеть хоста. Пространство имен разделяется между всеми контейнерами, поэтому оно не так безопасно для пользователей.
• Сеть “bridge”. Создается подсеть с IP-адресами, поэтому взаимодействие между контейнерами становится возможным.
• Сеть “none”. Эта сеть гарантирует полную изоляцию, поскольку контейнеры в ней отсутствуют.

В целом, контейнеры более уязвимы к рискам из-за гибкого подхода к изоляции. Чтобы повысить уровень безопасности, можно использовать сканирующие приложения.  

Масштабируемость и управление ресурсами

Использование виртуальных машин более ресурсоемко по сравнению с контейнерами. В основном такое огромное количество ресурсов требуется для функционирования полноценной ОС только на одной виртуальной машине. Поэтому количество виртуальных машин напрямую влияет на количество необходимых ресурсов.

Контейнерам требуется меньше ресурсов, которые важны для зависимости от приложения. Кроме того, контейнеры Docker хороши своей масштабируемостью. Поэтому можно увеличивать и уменьшать ресурсы, когда это необходимо.

Делаем правильный выбор: Контейнеры или виртуальные машины?

Делая правильный выбор для своего проекта, вы должны четко понимать, что эти подходы не одинаковы. ВМ и контейнеры были созданы для различных требований, поэтому вам следует помнить об этом, принимая окончательное решение.  

Примеры использования контейнеров

• Приложения, требующие высокой масштабируемости. Контейнеры идеально подходят для динамических приложений, которые должны быстро и легко масштабироваться.
• Микросервисные приложения. Здесь выбор в пользу контейнеризации очевиден, поскольку кроме масштабируемости вам потребуется простое взаимодействие между сервисами.
• Среда DevOps. Это идеальный выбор в том случае, если вам нужна среда от разработки до продакшена.

Примеры использования ВМ

• Стабильные нагрузки. Выбор виртуальных машин может быть идеальным для проектов, которые не требуют частого масштабирования и относительно стабильны в зависимости от рабочей нагрузки.
• Устаревшие приложения. Такие приложения, как правило, имеют сложные зависимости, и контейнеризировать их будет сложно. Кроме того, обычно такие приложения работают на определенной ОС, а это возможно с помощью виртуальных машин.
• Среда безопасности. ВМ обеспечивают лучшую изоляцию по сравнению с другими подходами. Поэтому проекты, нуждающиеся в повышенной безопасности, выиграют от использования ВМ.  

Гибридный метод

Некоторые пользователи могут воспользоваться тем или иным подходом в зависимости от требований, но в некоторых сценариях обе модели могут функционировать для достижения идеальных результатов. При сочетании моделей можно получить лучшие характеристики безопасности и универсальную среду для развертывания приложений. Для использования этих моделей в сочетании существует множество инструментов, которые могут помочь в управлении. Например, вы можете использовать KubeVirt, RancherVM и другие.

Архитектура такой комбинации включает в себя ОС хоста, KubeVirt/Kubernetes (или другие инструменты), среду выполнения контейнеров и, конечно, приложения (одно может быть в контейнере, а другое – в контейнере VM). Управление гибридной средой относительно простое при использовании правильных инструментов.  

Подведение итогов

Выбор между виртуальными машинами и контейнерами – тема для бурных дискуссий об управлении и развертывании проектов. Выбор одной из технологий может занять некоторое время, поскольку необходимо учитывать такие факторы, как масштабируемость, безопасность и другие специфические требования приложения.

Несмотря на сделанный выбор, вам все равно придется учесть некоторые рассмотренные выше рекомендации, касающиеся безопасности и ее повышения. Например, необходимо контролировать доступ пользователей к контейнерам, уменьшить площадь возможных атак и т. д. Такие шаги могут значительно улучшить ситуацию с безопасностью, если ваше приложение требует высоких стандартов.

Надеемся, эта статья была полезной, и теперь вы можете четко понять, что лучше работает в вашем случае, или просто лучше разобраться в этих двух подходах. Еще раз подведем итог: если у вас высокомасштабируемые приложения или микросервисные приложения, то контейнеры вам идеально подойдут. ВМ отлично подойдут для проектов со стабильной нагрузкой или устаревших приложений. Кроме того, можно объединить эти два метода в гибридный подход, которым можно легко управлять для различных приложений.