Разлика помеѓу виртуелизација и контејнеризација
Во современото компјутерство, потребата за брзо, ефикасно и лесно извршување на апликации кои мигрираат помеѓу средини (лаптопи за програмери, канцелариски сервери и облак) продолжува да расте. Две технологии кои често ги поткрепуваат овие потреби се виртуелизацијата и контејнеризацијата. Иако обете ни овозможуваат да извршуваме повеќе „средини“ на една физичка машина, нивното работење, нивото на изолација, потрошувачката на ресурси и сценаријата за користење значително се разликуваат. Оваа статија сеопфатно ги дискутира разликите помеѓу виртуелизацијата и контејнеризацијата за да ви помогне да го изберете вистинското решение.
1. Дефиниција на виртуелизација
Виртуелизацијата е технологија што ѝ овозможува на една физичка машина да работи со повеќе виртуелни машини (ВМ) истовремено. Секоја ВМ се однесува како комплетен компјутер: има свој оперативен систем, јадро, виртуелни драјвери и доделен простор на ресурси (процесор, RAM меморија, складирање).
Виртуелизацијата обично се извршува преку софтвер наречен хипервизор. Хипервизорот е одговорен за распределба на хардверските ресурси и управување со виртуелни машини. Примери за популарни хипервизори вклучуваат:
– VMware ESXi
– Мајкрософт Хипер-V
– KVM (Виртуелна машина базирана на јадро)
– VirtualBox (општо за локални потреби)
Со виртуелизација, можете да користите Windows и Linux на еден физички сервер или да користите повеќе различни Linux дистрибуции за потреби на изолација и повеќекратно закупување.
2. Дефиниција на контејнеризација
Контејнеризацијата е метод на извршување на апликации во изолирани единици наречени контејнери. Контејнерите ги „пакуваат“ апликациите и нивните зависности (библиотеки, времиња на извршување, конфигурации) за да можат конзистентно да работат низ повеќе средини.
Клучната разлика од виртуелните машини е во тоа што контејнерите не носат комплетен оперативен систем. Контејнерите делат јадро со оперативниот систем домаќин (или јадрото на виртуелната машина ако контејнерот работи врз виртуелна машина). Изолацијата се постигнува преку функции на јадрото како што се именски простори и cgroups (во Linux), кои управуваат со одвојување на процесите и ограничувања на ресурсите.
Најпознатите контејнерски платформи се:
– Докер
– контејнериран
– Подман
– Оркестрација како Кубернетес
Контејнеризацијата најчесто се користи за микросервиси, брзо распоредување и модерни DevOps сценарија.
3. Архитектонски разлики: VM наспроти Container
Виртуелизација (ВМ)
На виртуелна машина, имате слоеви како ова:
1. Физички хардвер
2. Хипервизор
3. Виртуелна машина (секоја има свој оперативен систем + јадро)
4. Апликација
Бидејќи секоја виртуелна машина носи комплетен оперативен систем, виртуелните машини имаат тенденција да бидат „потешки“, но нивната изолација е силна и тие се флексибилни за извршување на различни оперативни системи.
Контејнеризација (контејнер)
Во контејнерите, слоевите генерално се:
1. Физички хардвер
2. Домашен оперативен систем (јадро)
3. Време на извршување на контејнерот (на пр. Docker)
4. Контејнер (апликација + зависности)
Контејнерите се полесни бидејќи не го дуплираат оперативниот систем. Како резултат на тоа, тие обично се побрзи за креирање, извршување и распоредување.
4. Разлики во потрошувачката на ресурси
Виртуелните машини трошат повеќе ресурси затоа што:
– Секоја виртуелна машина бара RAM меморија за оперативниот систем
– Постои хипервизор и слика од дискот на оперативниот систем
– Стартувањето на оперативниот систем бара време и ресурси
Контејнерите се поекономични затоа што:
– Споделување на јадрото на домаќинот
– Големината на сликата е релативно мала (во споредба со сликата од OS VM)
– Брз старт/стоп (често за секунди или помалку)
Ако вашата цел е да извршувате десетици до стотици мали услуги, контејнерите се обично поефикасни. Меѓутоа, ако ви е потребна целосна изолација или различен оперативен систем, виртуелните машини се порелевантни.
5. Разлика во брзината на стартување и распоредување
Виртуелната машина е слична на стартување на нов компјутер: бара стартување на оперативниот систем, иницијализирање на услугите и така натаму. Времето на стартување на виртуелната машина може да се движи од десетици секунди до минути.
Контејнерите се повеќе како извршување на изолирани процеси на апликацијата. Многу контејнери можат да се стартуваат за секунди, или дури и помалку, во зависност од сликата и иницијализацијата на апликацијата.
Од перспектива на CI/CD (континуирана интеграција/континуирано распоредување), контејнерите често се избираат бидејќи го забрзуваат процесот на градење-тестирање-распоредување.
6. Ниво на изолација и безбедност
Изолацијата е еден од најважните фактори.
VM
– Посилна изолација бидејќи постои посебна граница помеѓу оперативниот систем/јадрата.
– Ако виртуелната машина е компромитирана, влијанието има тенденција да биде ограничено на таа виртуелна машина (иако сè уште постои ризик од експлоатации од хипервизорот).
– Погодно за средини со повеќе станари со ниски нивоа на доверба (на пр., хостирање на различни клиенти).
Контејнер
– Изолацијата е „потенка“ поради споделувањето на јадрото на домаќинот.
– Доколку постои ранливост во јадрото или лоша конфигурација на контејнерот (на пр., контејнерот работи како root, превисоки привилегии), ризикот од ескалација кон домаќинот може да се зголеми.
– Безбедноста на контејнерите во голема мера се потпира на зајакнување: употреба на контејнери без root, ограничувања на можностите, seccomp/apparmor/selinux, скенирање слики и така натаму.
Сепак, екосистемот за безбедност на контејнерите брзо расте и многу големи организации управуваат со контејнери безбедно со најдобри практики.
7. Преносливост и конзистентност кон животната средина
Контејнерите се одлични во однос на преносливоста на апликациите:
– Сликите на контејнерите содржат зависности од апликации
– Обезбедува „она што работи на мојата машина“ да работи и на сервери и во облакот
– Погодно за развојни тимови кои бараат конзистентност во животната средина
Виртуелните машини се исто така преносливи, но потешки:
– Преместувањето на виртуелна машина значи преместување на целиот оперативен систем
- Големината на датотеката со слики може да биде голема
– Обезбедувањето има тенденција да биде побавно
Во современата пракса, често се јавува комбинација: виртуелните машини се користат како стабилни и безбедни „јазли“, а контејнерите работат врз нив за флексибилност на апликацијата.
8. Употреба во реалниот свет: Кога да се избере кое?
Користете виртуелизација ако:
1. Треба да користите различни оперативни системи (на пр. Windows Server и Linux истовремено).
2. Потребна ви е силна изолација и граници меѓу средините.
3. Користите застарена монолитна апликација која е тешка за контејнеризирање.
4. Вашата инфраструктура е веќе базирана на виртуелна машина и управувањето со виртуелни машини е зрело.
Користете контејнеризација ако:
1. Создавате микросервисна апликација или модерна архитектура.
2. Ви треба брзо распоредување и динамичко скалирање.
3. Ви треба конзистентна средина за DevOps и CI/CD.
4. Сакате ефикасност на ресурсите за многу мали услуги.
9. Разлики во менаџментот и оркестрацијата
Виртуелните машини се управуваат со алатки за виртуелизација како vCenter, OpenStack или Hyper-V Manager. Иако можат значително да се зголемат, обезбедувањето на виртуелните машини е често посложено и побавно.
Контејнерите обично се управуваат на големо со помош на оркестратори како што се Kubernetes:
– Автоматско скалирање
– Самолекување (контејнерот се рестартира автоматски)
– Внатрешно балансирање на оптоварувањето
– Продолжување со ажурирања и враќање назад
– Декларативно (користење на YAML датотеки)
Ова ја прави контејнеризацијата совршено решение за екосистемот базирани на облак.
10. Кесимпулан
Виртуелизацијата и контејнеризацијата се важни, но задоволуваат различни потреби. Виртуелизацијата обезбедува целосно компјутерска средина со висока изолација и флексибилност за извршување на различни оперативни системи, но е поинтензивна во однос на ресурсите и побавна за обезбедување. Контејнеризацијата, пак, нуди полесен, побрз и попренослив начин за извршување на апликации, идеален за DevOps, микросервиси и распоредувања на големи размери - со забелешка дека се потребни добри практики за безбедност и оркестрација.
На крајот на краиштата, најдобриот избор честопати не се „виртуелни машини или контејнери“, туку комбинација од двете: виртуелни машини за основата на инфраструктурата и контејнери за ефикасно извршување на апликациите. Со разбирање на овие фундаментални разлики, можете да дизајнирате постабилни, побезбедни и скалабилни системи прилагодени на потребите на вашата организација.
