Контейнер и виртуальная машина в чем разница
VM или Docker?
Как понять, что вам нужен Docker, а не VM? Давайте попытаемся разобраться в основных отличиях изоляции виртуальных машин (VM) и Docker-контейнеров, могут ли они быть взаимозаменяемы и как мы можем их использовать.
Так в чём же отличие Docker-контейнеров от VM?
Виртуальная машина (VM) — это виртуальный компьютер со всеми виртуальными устройствами и виртуальным жёстким диском, на который и устанавливается новая независимая ОС (гостевая ОС) вместе с виртуальными драйверами устройств, управлением памятью и другими компонентами. Т. е. мы получаем абстракцию физического оборудования, позволяющую запускать на одном компьютере множество виртуальных компьютеров. Виртуальное оборудование отображается в свойствах системы, а установленные приложения взаимодействуют с ним как с настоящим. При этом сама виртуальная машина полностью изолирована от реального компьютера, хотя и может иметь доступ к его диску и периферийным устройствам.
Установленная VM может по-разному занимать место на диске компьютера:
При использовании VM появляются дополнительные расходы на эмуляцию виртуального оборудования и запуск гостевой ОС, поддержка и администрирование необходимого окружения для работы вашего приложения. Также при разворачивании большого количества виртуальных машин на сервере объем занимаемого ими места на жёстком диске будет только расти, т.к. для каждой VM требуется место, как минимум, для гостевой ОС и драйверов для виртуальных устройств.
Docker — это ПО для создания приложений на основе контейнеров. Контейнеры и виртуальные машины решают одну задачу, но делают это по-разному. Контейнеры занимают меньше места, т.к. переиспользуют большее количество общих ресурсов хост-системы чем VM, т.к. в отличие от VM, обеспечивает виртуализацию на уровне ОС, а не аппаратного обеспечение. Такой подход обеспечивает меньший объем занимаемого места на жёстком диске, быстрое развертывание и более простое масштабирование.
Docker-контейнер даёт более эффективный механизм инкапсуляции приложений, обеспечивая необходимые интерфейсы хост-системы. Данная возможность позволяет контейнерам разделить ядро системы, где каждый из контейнеров работает как отдельный процесс основной ОС, у которого есть своё собственное виртуальное адресное пространство, таким образом данные, принадлежащие разным областям памяти, не могут быть изменены.
Docker наиболее распространенная технология использования контейнеров в работе приложения. Он стал стандартом в этой области, строясь на основе cgroups и пространстве имён, которые обеспечивает ядро Linux. Нативной ОС для Docker является Linux, поэтому запуск Docker-контейнеров на Windows будет происходить внутри виртуальной машины с ОС Linux.
Из чего создаётся контейнер?
Образ — основной элемент, из которого создаются контейнеры. Образ создаётся из Dockerfile, добавленного в проект и представляет собой набор файловых систем (слоёв) наслоённых друг на друга и сгруппированных вместе, доступных только для чтения; максимальное число слоёв равно 127.
В основе каждого образа находится базовый образ, который указывается командой FROM — входная точка при формировании образа Dockerfile. Каждый слой является readonly-слоем и представлен одной командой, модифицирующей файловую систему, записанной в Dockerfile. Данный подход позволяют разным файлам и директориям из разных файловых слоёв прозрачно накладываться, создавая каскадно-объединённую файловую систему. Слои содержат метаданные, позволяющие сохранять сопутствующую информацию о каждом слое во время выполнения и сборки. Каждый слой содержит ссылку на следующий слой, если слой не имеет ссылки, значит это самый верхний слой в образе.
Начиная с версии Docker EE 17.06.02-ee5 и в Docker Engine — Community используется Overlay2 или Overlay, в более ранних версиях используется AuFS (Advanced multi layered Union file system).
Контейнер — как это работает?
Контейнер — это абстракция на уровне приложения, объединяющая код и зависимости. Контейнеры всегда создаются из образов, добавляя доступный для записи верхний слой и инициализирует различные параметры. Т. к. контейнер имеет свой собственный слой для записи и все изменения сохраняются в этом слое, несколько контейнеров могут совместно использовать доступ к одному и тому же образу. Каждый контейнер можно настроить через файл в проекте docker-compose.yml, задавая различные параметры, такие как имя контейнера, порты, идентификаторы, зависимости между другими контейнерами. Если в настройках не задавать имя контейнера, то Docker каждый раз будет создавать новый контейнер, присваивая ему имя случайным образом.
Когда контейнер запускается из образа, Docker монтирует файловую систему для чтения и записи поверх любых слоев ниже. Именно здесь будут выполняться все процессы. При первом запуске контейнера начальный слой чтения-записи пуст. Когда происходят изменения, они применяются к этому слою; например, если вы хотите изменить файл, этот файл будет скопирован из нижнего слоя только для чтения в слой для чтения и записи. Версия файла, доступная только для чтения, все еще будет существовать, но теперь она скрыта под копией.
Как работает каскадно-объединённая файловая система?
Каскадно-объединённая файловая система (ФС) реализует механизм копирования при записи (Copy-On-Write, COW). Рабочей единицей является слой, каждый слой следует рассматривать как отдельную полноценную файловую систему с иерархией директорий от самого корня. Данный подход использует объединенное монтирование файловых систем, позволяя, прозрачно для пользователя, объединять файлы и каталоги различных файловых систем (называемых ветвями) в единую связанную файловую систему. Содержимое каталогов с одинаковыми путями будет отображаться вместе в одном объединенном каталоге (в едином пространстве имён) полученной файловой системы.
Объединение слоёв происходит по следующим принципам:
Вывод
При необходимости виртуализации системы с гарантированно выделенными ресурсами и виртуальным аппаратным обеспечение, стоит выбрать VM. Что даёт использование VM:
Если вы хотите изолировать работающие приложения как отдельные процессы, вам подойдёт Docker. Что даёт использование Docker:
Что такое контейнер и контейнерная виртуализация
В свое время контейнерная перевозка грузов стала настоящим прорывом в логистике товаров, что в дальнейшем повлияло на экономику всего мира. Такой способ позволил удобно и без потерь перевозить товар. В IT похожий способ комплектации переняли для работы с программами и приложениями в виртуальной среде. Теперь большое количество комплектующих приложения можно поместить в виртуальный контейнер.
В этой статье мы разберём, что такое контейнеризация и для чего её используют.
Прародителем контейнеризации была технология виртуализации. Это возможность запуска нескольких операционных систем на одном физическом устройстве. Виртуализация использует ресурсы устройства (память, процессор, устройство ввода и вывода), но при этом работает как отдельный компьютер со своей операционной системой. Чтобы создать на компьютере или сервере виртуальную среду, нужно установить программу — виртуальную машину. Примерами таких программ являются VirtualBox, Parallels Desktop, Microsoft Hyper-V.
Созданием виртуальной машины и её управлением занимается гипервизор. Он обеспечивает изоляцию операционных систем друг от друга и разделение ресурсов между ОС. Виртуализация может пригодиться, например, при тестировании новой программы. При создании новых продуктов сложно сразу продумать все возможные конфликты с архитектурой ОС компьютера. Для выявления всех проблем программы проводят множество тестов и доработок. Чтобы не повредить основную операционную систему, в виртуальной среде можно создать новую (дополнительную) и протестировать программу на ней. Так как обе системы изолированы друг от друга, в случае ошибки основная ОС не пострадает.
Подобную функцию выполняет контейнеризация. Это виртуализация, которая работает на уровне операционной системы, в ядре. Ядро — центральная часть ОС, которая координирует ресурсы компьютера (процессорное время, память, внешнее аппаратное обеспечение, внешнее устройство ввода и вывода информации) для приложений. Также ядро предоставляет файловую систему и сетевые протоколы. При контейнеризации ядро операционной системы поддерживает несколько изолированных экземпляров пространства вместо одного. Эти экземпляры пространств называют контейнерами.
Контейнер ― это помещенный на виртуальный диск файл, в который упаковывается приложение со всеми необходимыми для его работы зависимостями: кодом приложения, средой запуска, системными инструментами, библиотеками и настройками. Он запускается при помощи контейнерного движка (Docker, CRI-O, Railcar, RKT, LXC).
Контейнерный движок ― это программное обеспечение, которое принимает запросы пользователя, скачивает контейнеры и запускает их. Запуск контейнера происходит при помощи API-обращений.
Отличие виртуальной машины от контейнера
Главное отличие ― способ работы. При виртуализации создается полностью отдельная операционная система. При контейнеризации используется ядро операционной системы той машины, на которой открывается контейнер.
Ещё одно значимое отличие ― размер и скорость работы. Размер виртуальной машины может составлять несколько гигабайт. Также для загрузки операционной системы и запуска приложений, которые в них размещены, требуется много времени. Контейнеры более лёгкие — их размер измеряется в мегабайтах. По сравнению с виртуальными машинами, контейнеры могут запускаться намного быстрее.
Для чего используют контейнерные системы
Удобная работа с кодом при создании нового продукта. Некоторые разработчики работают удалённо на локальных компьютерах. Нередко им приходится пересылать код программы. Чтобы упростить процесс, весь код можно собрать в один контейнер. Далее из этого контейнера будет не только легко получить программу, но и протестировать её на компьютере без ущерба для основной ОС.
Быстрая передача продукта пользователям. Часто при работе со сложными программами приходится устанавливать дополнительные настройки, скачивать библиотеки и другие вспомогательные элементы. При использовании контейнера можно сэкономить время — всё, что нужно для установки, уже содержится в нём. Пользователю достаточно ввести только одну команду для запуска. Это удобно и для разработчиков, так как пользователи меньше обращаются в техническую поддержку.
Преимущества контейнерной виртуализации
Скорость работы. Как говорилось раньше, контейнеры «весят» меньше, чем виртуальные машины, что позволяет устанавливать и запускать их быстрее, чем машины.
Защита от ошибок. Так как контейнеры изолированы один от другого, ошибки, обновления и изменения в одном контейнере не влияют на другой.
Стандартность. Большинство контейнеров основаны на стандартах, что позволяет им работать в Linux, Microsoft и других системах.
Возможности транспортировки среды. Контейнер упаковывает абсолютно все необходимые данные (сведения о приложениях, операционной системе), которые нужны для запуска. Благодаря этому контейнеры можно легко переносить из одних рабочих сред в другие.
Недостатки контейнерной виртуализации
Ограниченность архитектуры. Можно использовать только те контейнеры, которые созданы для конкретной архитектуры. Например, если контейнер создан для Linux, то его нельзя будет использовать для Windows. Также стоит отметить, что контейнеризация Linux более распространена среди разработчиков, поэтому найти контейнеры программ для других операционных систем сложнее.
Низкая безопасность. Контейнерная виртуализация распространяется в основном при помощи публичных репозиториев. Злоумышленники могут вставить свои библиотеки, которые позволят им заразить сервер пользователя. На уязвимость также влияет более низкая изоляция в отличие от виртуальных машин. Из-за этого зараженный контейнер может атаковать основную операционную систему компьютера и повредить её.
Новизна технологии. Этот вид виртуализации только начал свой путь, поэтому при работе с контейнерами могут возникать трудности. Для решения проблем можно задавать вопросы на форумах или обращаться к технической поддержке сервиса, который предоставляет услугу контейнеризации.
Мы рассмотрели, что такое технологии контейнеризации и виртуализации, для чего используются контейнеры и какие у них преимущества и недостатки. Надеемся, что статья помогла определиться, подойдет ли контейнеризация для ваших целей.
Контейнеры и виртуальные машины
Область применения: Windows Server 2022, Windows Server 2019, Windows Server 2016
В этом разделе обсуждаются некоторые ключевые сходства и различия между контейнерами и виртуальными машинами (ВМ), а также ситуации, когда может потребоваться каждый из них. Контейнеры и ВМ имеют свои преимущества: на самом деле многие среды контейнеров используют ВМ в качестве операционной системы сервера, а не работают непосредственно на оборудовании, в частности при работе с контейнерами в облаке.
Общие сведения о контейнерах см. в разделе Windows и контейнеры.
Архитектура контейнера
Контейнер — это изолированный, нетребовательный к ресурсам приемник команд, предназначенный для запуска приложения в операционной системе сервера. Контейнеры реализуются поверх ядра операционной системы узла (которое можно считать своеобразным фундаментом операционной системы) и содержат только приложения и некоторые API-интерфейсы и службы операционной системы, работающие в пользовательском режиме, как показано на этой схеме.
Архитектура виртуальной машины
В отличие от контейнеров, виртуальные машины работают под управлением полноценной операционной системы с собственным ядром, как показано на этой схеме.
Контейнеры и виртуальные машины
В таблице ниже показаны некоторые сходства и различия этих взаимно дополняющих технологий.
Разница между виртуализацией на уровне ОС (контейнерами) и аппаратной виртуализацией (виртуальными машинами) в InfoboxCloud
При создании виртуального сервера в InfoboxCloud пользователь может установить флаг «Я буду управлять ядром ОС». Если флаг не установлен — используется виртуализация на уровне ОС (по-умолчанию). Если флаг установлен — используется аппаратная виртуализация.
В этой статье мы ответим на часто задаваемый вопрос: в чем разница в типах виртуализации InfoboxCloud и какую виртуализацию выбрать.
Виртуализация на уровне ОС
Виртуализация на уровне ОС позволяет виртуализовывать физические серверы на уровне ядра операционной системы.
Слой виртуализации ОС обеспечивает изоляцию и безопасность ресурсов между различными контейнерами. Слой виртуализации делает каждый контейнер похожим на физический сервер. Каждый контейнер обслуживает приложения в нем и рабочую нагрузку.
Основные преимущества контейнерной виртуализации
Особенности контейнеров в InfoboxCloud
С точки зрения приложения каждый контейнер — независимая система. Независимость предоставляется уровнем виртуализации операционной системы Parallels Cloud Server. На виртуализацию тратится минимальное количество ресурсов CPU: 1–2%.
После создания контейнера шаблон операционной системы, из которого происходило создание, больше не нужен. Это значит, что даже если мы обьявим какую-то ОС устаревшей и удалим ее из облака — ваши созданные серверы продолжат работать.
Контейнеры используют нативные журналируемые квоты диска и в случае краха физического сервера не требуется пересчет квот.
Аппаратная виртуализация
В аппаратной виртуализации базовый слой — гипервизор. Этот слой загружается на сервере и обеспечивает взаимодействие между аппаратным обеспечением сервера и виртуальными машинами. Чтобы предоставить ресурсы виртуальным машинам, обеспечивается их виртуализация на сервере. Виртуальные машины запускают свою собственную копию операционной системы и приложений на виртуализированном оборудовании.
Основные преимущества аппаратной виртуализации
Созданный виртуальный сервер, как и в случае с виртуализацией на уровне ОС, не зависит от наличия шаблона ОС в облаке. В случае обновления или удаления шаблона изменений на виртуальном сервере не произойдет.
Какую виртуализацию выбрать?
Если вы никогда не думали над этим — используйте контейнерную виртуализацию. Она отлично подходит для большинства задач на виртуальном Linux–сервере. Вы получите максимально быстрое время создания сервера и перезагрузки (что очень важно при миграции сервера). Также при использовании виртуализации на уровне ОС доступно автомасштабирование оперативной памяти.
Если вам необходима Windows, установка расширений ядра ОС (например для VPN), полный контроль над ядром ОС, возможность использования Docker, ручной апгрейд самой ОС — используйте аппаратную виртуализацию.
Контейнеры или виртуальные машины – что выбрать?
Технологии виртуализации значительно изменили процесс вычислений. Благодаря этому удалось повысить эффективность систем и мобильность их использования. Если еще несколько лет назад для развертывания виртуальных серверов применялись гипервизоры и ВМ, то сегодня к ним добавились и контейнеры. Они стали достойной альтернативой классическим методикам и предоставили ряд новых возможностей для настройки инфраструктуры.
В результате многие компании, впервые столкнувшиеся с виртуализацией своей ИТ-инфраструктуры, встали перед трудным выбором – ВМ или контейнер. Различие между решениями заключается в способе применения ресурсов операционной системы и непосредственном расположении прослойки виртуализации. Но по сути обе технологии являются различными вариантами использования имеющихся ресурсов. Разберемся, какой подход стоит выбрать для корпоративных нагрузок и в чем заключается разница технологий.
Особенности и преимущества ВМ
Этот вариант технологии представляет собой специальный программный слой, который устанавливается поверх аппаратной части «железа». Различают гипервизоры 1-го типа, которые по сути представляют собой самостоятельные ОС (это, например, виртуализация на базе VMware vSphere). После установки гипервизора возможно создать необходимое количество виртуальных машин, а на каждую из них – установить собственную операционку и программное обеспечение.
Главная особенность ВМ в том, что они создаются независимо друг от друга, поэтому их ресурсы полностью изолированы. В результате этого любые сбои, вирусы, вредоносные программы влияют только на одну виртуальную машину, не затрагивая другую. Кроме этого, виртуальные машины не зависят от аппаратной части самого хостинга. За счет этого их можно переносить из одной инфраструктуры в другую без каких-либо трудностей и последствий.
Если говорить об основных свойствах и преимуществах решения, то стоит отметить следующее:
За 20 лет активного использования виртуальные машины стали практически неотъемлемым компонентом корпоративной виртуализации. Такую технологию используют для решения бизнес-задач различных масштабов.
Если говорить о недостатках решения, то к их числу можно отнести размер используемых ресурсов. Часто экземпляры ВМ могут занимать большой объем памяти. Кроме этого, в некоторых случаях создание и развертывание одного элемента может занимать длительное время.
Особенности и преимущества контейнеров
Если говорить о виртуализированной контейнерной среде, то она устроена по-другому. Такая технология подразумевает изначальную установку операционный системы на хост. После этого поверх инсталлируются контейнеры. Как правило, это происходит за счет использования специального менеджера, который выполняет функционал гипервизора.
После создания слоя для контейнеров удастся развернуть нужные экземпляры с учетом доступных ресурсов. Но при этом каждый контейнер будет использовать только одну и ту же базовую операционную систему – ту, которая изначально установлена на хосте. Слой контейнеров позволяет добиться лишь логической изоляции между элементами.
Если говорить об основных свойствах и преимуществах контейнерной среды, то стоит выделить:
Если говорить о недостатках, то такая технология имеет меньшую производительность. Связано это с тем, что контейнеры используют общую операционку, поэтому между ними возможны конфликты из-за доступа к аппаратным ресурсам и сети. Также виртуальные контейнеры отличаются низкой совместимостью. Элементы и инструменты, развернутые для одной площадки, напросто могут не работать с другими.
Сравнение решений
Теперь разберемся, какая технология лучше – виртуальные машины или контейнеры. При выборе стоит обратить внимание на следующие критерии:
Выводы
В целом же можно говорить, что обе технологии являются достаточно эффективными и безопасными в использовании. Виртуальные машины лучше подходят для создания устойчивой платформы с большими постоянными нагрузками. Контейнеры – более гибкие и быстрые, однако работают на общей операционной системе. По этой причине их лучше применять для краткосрочных проектов, в которых важна скорость развертывания и масштабируемость. При выборе решения советуем, в первую очередь, руководствоваться целями проекта, а также требуемыми параметрами ресурсов.
Если вы не знаете, что выбрать для своей инфраструктуры, то специалисты нашей компании Xelent готовы помочь в этом вопросе. Вы можете оставить заявку на нашем сайте или позвонить по указанным номерам!