Erinevus virtualiseerimise ja konteineriseerimise vahel
Kaasaegses arvutiteaduses kasvab pidevalt vajadus käitada rakendusi kiiresti, tõhusalt ja hõlpsalt keskkondade (arendaja sülearvutid, kontoriserverid ja pilv) vahel. Kaks tehnoloogiat, mis neid vajadusi sageli toetavad, on virtualiseerimine ja konteinerdamine. Kuigi mõlemad võimaldavad meil käitada mitut "keskkonda" ühel füüsilisel masinal, erinevad nende toimimine, isolatsiooni tase, ressursitarbimine ja kasutusstsenaariumid oluliselt. See artikkel käsitleb põhjalikult virtualiseerimise ja konteinerdamise erinevusi, et aidata teil valida õige lahendus.
1. Virtualiseerimise definitsioon
Virtualiseerimine on tehnoloogia, mis võimaldab ühel füüsilisel masinal samaaegselt käitada mitut virtuaalmasinat (VM). Iga virtuaalmasin käitub nagu täielik arvuti: sellel on oma operatsioonisüsteem, kernel, virtuaalsed draiverid ja eraldatud ressursiruum (protsessor, muutmälu, salvestusruum).
Virtualiseerimist teostatakse tavaliselt tarkvara abil, mida nimetatakse hüperviisoriks. Hüperviisor vastutab riistvararessursside eraldamise ja virtuaalsete masinate haldamise eest. Populaarsete hüperviisorite näideteks on:
– VMware ESXi
– Microsoft Hyper-V
– KVM (tuumapõhine virtuaalmasin)
– VirtualBox (üldine kohalike vajaduste jaoks)
Virtualiseerimise abil saate käitada Windowsi ja Linuxit ühel füüsilisel serveril või käitada mitut erinevat Linuxi distributsiooni isolatsiooni ja mitme üürniku vajaduste jaoks.
2. Konteineristamise definitsioon
Konteineriteseerimine on meetod rakenduste käitamiseks isoleeritud üksustes, mida nimetatakse konteineriteks. Konteinerid "pakendavad" rakendusi ja nende sõltuvusi (teegid, käituskeskkonnad, konfiguratsioonid), et need saaksid järjepidevalt töötada mitmes keskkonnas.
Peamine erinevus virtuaalmasinatest on see, et konteineritel ei ole täielikku operatsioonisüsteemi. Konteinerid jagavad kerneli host-operatsioonisüsteemiga (või virtuaalmasina kerneliga, kui konteiner töötab virtuaalmasina peal). Isolatsioon saavutatakse kerneli funktsioonide abil, nagu nimeruumid ja cgroupid (Linuxis), mis haldavad protsesside eraldamist ja ressursipiiranguid.
Kõige kuulsamad konteinerplatvormid on:
– Docker
– konteinerdatud
– Podman
– Orkestreerimine nagu Kubernetes
Konteinereerimist kasutatakse tavaliselt mikroteenuste, kiire juurutamise ja kaasaegsete DevOps-stsenaariumide jaoks.
3. Arhitektuurilised erinevused: virtuaalmasin vs konteiner
Virtualiseerimine (VM)
VM-il on teil sellised kihid:
1. Füüsiline riistvara
2. Hüperviisor
3. VM (igal oma operatsioonisüsteem + kernel)
4. Taotlus
Kuna igal virtuaalmasinal on täielik operatsioonisüsteem, kipuvad virtuaalmasinad olema "raskemad", kuid nende isolatsioon on tugev ja nad on paindlikud erinevate operatsioonisüsteemide käitamiseks.
Konteinereerimine (konteiner)
Konteinerites on kihid üldiselt järgmised:
1. Füüsiline riistvara
2. Hosti operatsioonisüsteem (tuum)
3. Konteineri käituskeskkond (nt Docker)
4. Konteiner (rakendus + sõltuvused)
Konteinerid on kergemad, kuna need ei dubleeri operatsioonisüsteemi. Seetõttu on nende loomine, käitamine ja juurutamine tavaliselt kiirem.
4. Ressursside tarbimise erinevused
Virtuaalmasinad tarbivad rohkem ressursse, kuna:
– Iga virtuaalmasin vajab operatsioonisüsteemi jaoks RAM-i
– Hüperviisori ja operatsioonisüsteemi kettakujutise lisakoormus
– Operatsioonisüsteemi käivitamine võtab aega ja ressursse
Konteinerid on säästlikumad, kuna:
– Hosti kerneli jagamine
– Pildi suurus on suhteliselt väike (võrreldes operatsioonisüsteemi virtuaalmasina pildiga)
– Kiire käivitamine/peatamine (sageli sekundite või vähemaga)
Kui teie eesmärk on käitada kümneid kuni sadu väikeseid teenuseid, on konteinerid tavaliselt tõhusamad. Kui aga vajate täielikku isolatsiooni või erinevat operatsioonisüsteemi, on virtuaalmasinad asjakohasemad.
5. Erinevus käivitus- ja juurutamiskiiruses
Virtuaalmasin sarnaneb uue arvuti käivitamisega: see nõuab operatsioonisüsteemi käivitamist, teenuste initsialiseerimist jne. Virtuaalmasina käivitusaeg võib ulatuda kümnetest sekunditest minutiteni.
Konteinerid on pigem nagu isoleeritud rakendusprotsesside käitamine. Paljud konteinerid võivad käivituda sekunditega või isegi kiiremini, olenevalt pildist ja rakenduse initsialiseerimisest.
CI/CD (pideva integratsiooni/pideva juurutamise) vaatenurgast valitakse konteinereid sageli seetõttu, et need kiirendavad ehituse-testimise-juurutamise torujuhet.
6. Isolatsiooni ja turvalisuse tase
Isolatsioon on üks olulisemaid tegureid.
VM
– Tugevam isolatsioon, kuna operatsioonisüsteemi/tuumade vahel on eraldi piir.
– Kui virtuaalmasin satub ohtu, piirdub mõju tavaliselt selle virtuaalmasinaga (kuigi hüperviisori ärakasutamise oht on endiselt olemas).
– Sobib mitme üürnikuga keskkondadesse, kus usaldustase on madal (nt erinevate klientide majutamine).
Konteiner
– Isolatsioon on hosti kerneli jagamise tõttu „õhem“.
– Kui kernelis on haavatavus või konteineri konfiguratsioon on halb (nt konteiner töötab root'ina, liiga kõrged õigused), võib suureneda eskalatsiooni oht hostile.
– Konteinerite turvalisus tugineb suuresti tugevdamisele: juurteta konteinerite kasutamine, võimekuspiirangud, seccomp/apparmor/selinux, piltide skannimine jne.
Konteinerite turvalisuse ökosüsteem kasvab aga kiiresti ja paljud suured organisatsioonid haldavad konteinereid turvaliselt parimate tavade kohaselt.
7. Kaasaskantavus ja keskkonnasõbralikkus
Konteinerid paistavad silma rakenduste teisaldatavuse poolest:
– Konteineripildid sisaldavad rakenduste sõltuvusi
– Tagab, et „see, mis töötab minu masinas“, töötab ka serverites ja pilves
– Sobib arendusmeeskondadele, kes vajavad keskkonna järjepidevust
Virtuaalmasinad on samuti kaasaskantavad, kuid raskemad:
– VM-i teisaldamine tähendab kogu operatsioonisüsteemi teisaldamist
– Pildifaili suurus võib olla suur
– Varustamine kipub olema aeglasem
Tänapäeva praktikas esineb sageli kombinatsioon: virtuaalmasinaid kasutatakse stabiilsete ja turvaliste "sõlmedena" ning konteinerid töötavad nende peal rakenduste paindlikkuse tagamiseks.
8. Reaalne kasutus: millal valida milline?
Kasutage virtualiseerimist, kui:
1. Teil on vaja käitada erinevaid operatsioonisüsteeme (nt Windows Server ja Linux samaaegselt).
2. Teil on vaja tugevat isolatsiooni ja piire keskkondade vahel.
3. Teil on kasutusel pärandmonoliitse rakendus, mida on keeruline konteinerisse paigutada.
4. Teie infrastruktuur on juba virtuaalmasinapõhine ja virtuaalmasinate haldus on küps.
Kasutage konteinerdamist, kui:
1. Sa ehitad mikroteenuste rakendust või moodsat arhitektuuri.
2. Teil on vaja kiiret juurutamist ja dünaamilist skaleerimist.
3. Teil on vaja järjepidevat keskkonda DevOpsi ja CI/CD jaoks.
4. Sa tahad paljude väikeste teenuste puhul ressursitõhusust.
9. Juhtimise ja orkestreerimise erinevused
Virtuaalmasinaid hallatakse virtualiseerimistööriistade, näiteks vCenteri, OpenStacki või Hyper-V Manageri abil. Kuigi need on märkimisväärselt skaleeritavad, on virtuaalmasinate ettevalmistamine sageli nõudlikum ja aeglasem.
Konteinereid hallatakse tavaliselt skaalal, kasutades orkestraatoreid, näiteks Kubernetes:
– Automaatne skaleerimine
– Isetervenev (konteiner taaskäivitub automaatselt)
– Sisemine koormuse tasakaalustamine
– Värskenduste ja tagasipööramiste jooksvad toimingud
– Deklaratiivne (kasutades YAML-faile)
See muudab konteinerdamise ideaalseks valikuks pilvepõhise ökosüsteemi jaoks.
10. Kesimpulan
Virtualiseerimine ja konteinerdamine on mõlemad olulised, kuid nende vajadused on erinevad. Virtualiseerimine pakub täisarvutikeskkonda, millel on kõrge isolatsioon ja paindlikkus erinevate operatsioonisüsteemide käitamiseks, kuid see on ressursimahukam ja aeglasem. Konteinerdamine pakub aga kergemat, kiiremat ja kaasaskantavamat viisi rakenduste käitamiseks, mis sobib ideaalselt DevOpsi, mikroteenuste ja suuremahuliste juurutuste jaoks – tingimusel, et on vaja häid turva- ja orkestreerimistavasid.
Lõppkokkuvõttes ei ole parim valik sageli mitte „virtuaalmasinad või konteinerid”, vaid pigem mõlema kombinatsioon: virtuaalmasinad infrastruktuuri vundamendi jaoks ja konteinerid rakenduste tõhusaks käitamiseks. Nende põhiliste erinevuste mõistmise abil saate kujundada stabiilsemaid, turvalisemaid ja skaleeritavamaid süsteeme, mis on kohandatud teie organisatsiooni vajadustele.
