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:
- фиксированное место на жёстком диске, что позволяет осуществлять более быстрый доступ к виртуальному жёсткому диску и позволяет избежать фрагментации файла;
- динамическое выделение памяти. При установке дополнительных приложений память будет динамически выделяться под них, пока не достигнет максимального объема, отведенного ей.
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:
- один из слоёв становится слоем верхнего уровня, второй и последующие – слоями нижнего уровня;
- пользователю объекты слоёв доступны «сверху вниз», т.е. если запрошенный объект есть в «верхнем» слое, возвращается он, независимо от наличия объекта с таким именем в «нижнем» слое; иначе возвращается объект «нижнего» слоя; если запрошенного объекта нет ни там, ни там, возвращается ошибка «Нет такого файла или каталога»;
- рабочим слоем является «верхний», то есть все действия пользователя по изменению данных отражаются только на слое верхнего уровня, не влияя на содержимое слоёв нижних уровней.
Вывод
При необходимости виртуализации системы с гарантированно выделенными ресурсами и виртуальным аппаратным обеспечение, стоит выбрать VM. Что даёт использование VM:
- возможность установки на одном компьютере нескольких различных ОС;
- распределение системных ресурсов между виртуальными машинами;
- отсутствие необходимости перезагрузки для переключения между операционными системами;
- возможность сделать «снимок» текущего состояния системы и содержимого дисков для возвращения системы в исходное состояние;
- изоляция неисправностей и нарушений системы безопасности на аппаратном уровне;
- возможность моделирования вычислительной сети на одном компьютере.
Если вы хотите изолировать работающие приложения как отдельные процессы, вам подойдёт Docker. Что даёт использование Docker:
Плюсы Docker'а от VM
Docker — это популярная платформа контейнеризации, которая позволяет разработчикам легко и портативно упаковывать и развертывать приложения. Напротив, виртуальная машина (ВМ) эмулирует физический компьютер, позволяя нескольким операционным системам работать на одном физическом хосте.
Хотя и Docker, и виртуальные машины обладают собственным уникальным набором преимуществ, у Docker есть несколько преимуществ по сравнению с виртуальными машинами, которые делают его более привлекательным вариантом для многих разработчиков и организаций.
1.Одним из основных преимуществ Docker является его легкость. Поскольку контейнеры Docker содержат только необходимые компоненты для запуска определенного приложения, они значительно меньше по размеру и быстрее запускаются, чем виртуальные машины. Это делает Docker идеальным решением для ситуаций, когда важно быстрое развертывание и быстрый запуск, например, в облачных средах или для микросервисов.
2.Еще одним преимуществом Docker является его мобильность. Поскольку контейнеры Docker автономны и включают в себя все необходимые зависимости для запуска приложения, их можно легко перемещать из одной среды в другую без каких-либо проблем с совместимостью. Это позволяет разработчикам легко тестировать и развертывать приложения на различных платформах и средах, таких как локальные среды разработки, промежуточные серверы и производственные среды.
3.Помимо легкости и портативности, Docker также обладает мощными возможностями управления ресурсами. Docker позволяет разработчикам выделять определенные ресурсы, такие как ЦП и память, для контейнеров, гарантируя, что у каждого приложения есть ресурсы, необходимые для бесперебойной работы. Это помогает оптимизировать использование ресурсов и предотвратить такие проблемы, как конкуренция за ресурсы, которая может возникнуть в виртуальных машинах, когда несколько операционных систем работают на одном физическом хосте.
4.Наконец, Docker имеет большое и активное сообщество разработчиков и пользователей, а это означает, что для тех, кто хочет использовать платформу, доступно множество документации, учебных пособий и поддержки. Это может облегчить разработчикам начало работы с Docker и поиск решений любых проблем, с которыми они сталкиваются на этом пути.
Таким образом, Docker предлагает несколько преимуществ по сравнению с виртуальными машинами, включая легкость, переносимость, широкие возможности управления ресурсами и активное сообщество разработчиков и пользователей. Эти факторы делают Docker привлекательным вариантом для многих разработчиков и организаций, стремящихся к контейнеризации и развертыванию своих приложений гибким и эффективным способом.
Первая статья, не судите строго=)
В скором времени добавлю фоточки, картиночки и прикольчики, шоб читалось круче, всем спасиб
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. 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:
- Изолированность. Как мы уже отметили, каждая машина логически отделена от других. Более того, ВМ не подозревают о существовании друг друга, не имеют единых программных компонентов и работают по отдельности.
- Переносимость. Созданные машины можно без труда переносить с одного виртуального устройства на другое. Это облегчает ряд задач в компании, включая разработку и тестирование приложений.
- Гибкость. Использование технологии позволяет тестировать несколько операционных систем и приложений в рамках одного устройства.
- Совместимость. ВМ совместимы с любыми операционными системами, программами и приложениям. Их можно использовать для запуска и тестирования любого ПО. В случае сбоев это никак не повлияет на сам сервер и прочие установленные виртуальные машины на нем.
- Использование ресурсов. На физическом устройстве можно развернуть несколько виртуальных машин, что позволяет размещать множество рабочих нагрузок и эффективно распределять ресурсы.
- Доступность. Возможность переноса позволяет сбалансировать работу ВМ на нескольких серверах. В результате этого можно получить высокопроизводительную инфраструктуру с возможностью защиты и восстановления отдельных компонентов.
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.
В чем разница между контейнерами и виртуальными машинами?
В чем разница между контейнерами и виртуальными машинами?
Контейнеры и виртуальные машины – это технологии, которые делают приложения независимыми от ресурсов ИТ-инфраструктуры. Контейнер – это пакет программного кода, содержащий код приложения, его библиотеки и другие зависимости. Контейнеризация делает ваши приложения переносимыми, благодаря чему один и тот же код может работать на любом устройстве. Виртуальная машина – это цифровая копия физической машины. У вас может быть несколько виртуальных машин с собственными операционными системами, работающими в одной и той же операционной системе хоста. Кроме того, вы можете создать виртуальную машину, содержащую все необходимое для запуска вашего приложения.
Для чего используются контейнеры и виртуальные машины?
И контейнеры, и виртуальные машины являются технологиями развертывания. В жизненном цикле программного обеспечения развертывание представляет собой механизм, который обеспечивает эффективное выполнение приложения на сервере или устройстве. Приложению требуются некоторые дополнительный программные компоненты, называемые зависимостями, которые тесно связаны с базовой операционной системой сервера. Все эти различные уровни программного обеспечения между кодом приложения и физическим устройством называются средой приложения.
Проблемы развертывания программного обеспечения
Обычно перед выпуском новых возможностей организациям требуется развертывать приложения в нескольких средах, например, когда разработка ведется в Linux, а тестирование – в Windows. Перемещение приложения из одной среды в другую может привести к снижению производительности из-за ошибок и сбоев, вызванных отсутствием зависимостей. В то же время создание и тестирование приложения только в одной среде ограничивает его применимость. Ниже приведено несколько примеров.
- Вам может понадобиться разработать разные версии для пользователей с разными операционными системами
- Ваши системные администраторы должны обновлять и обслуживать все среды единообразно, что приводит к повышению затрат
- Перемещение приложений из локальных центров обработки данных в облако или из одной облачной среды в другую может оказаться для вас проблематичным
Назначение виртуальных машин
Исторически технология виртуальных машин разработана для эффективного использования растущего объема оборудования и вычислительных мощностей. Применение одной среды приложения на отдельном физическом сервере означает недостаточное использование аппаратных ресурсов. Виртуальные машины позволяют организациям устанавливать несколько сред на одной и той же физической машине.
Назначение контейнеров
Контейнеры созданы для упаковки приложений и их прогнозируемого и воспроизводимого выполнения в нескольких средах. Вместо того чтобы создавать среду заново, вы упаковываете приложение, чтобы запускать его во всех типах физических или виртуальных сред. Это можно сравнить с астронавтом, на которого надевается скафандр вместо того, чтобы создавать вокруг него атмосферу Земли на другой планете.
Сходства между контейнерами и виртуальными машинами
Контейнеры и виртуальные машины обеспечивают полную изоляцию приложений, чтобы их можно было запускать в различных средах. Они виртуализируют или абстрагируют базовую инфраструктуру, и пользователям не приходится о ней заботиться. Также они позволяют упаковать инфраструктуру программного обеспечения в отдельный файл, который называется файлом образа. Вы можете использовать файл образа для быстрой настройки и запуска приложения в любой среде. Кроме того, вы можете использовать программные процессы для управления конфигурациями систем или выполнить масштабирование для одновременного управления тысячами приложений. Однако роль и степень использования контейнеров и виртуальных машин зависит от того, где и как развертывается приложение.
Основные различия между контейнерами и виртуальными машинами
Контейнеры виртуализируют операционную систему, чтобы приложение могло независимо выполняться на любой платформе. Виртуальные машины выходят за эти пределы: они виртуализируют физические машины, чтобы вы могли эффективно использовать свои аппаратные ресурсы. Далее приведены некоторые различия между ними.
Принцип работы
Контейнерная технология предполагает создание самодостаточных пакетов программного обеспечения, которые работают стабильно, независимо от компьютеров, на которых они работают. Разработчики программного обеспечения создают и развертывают образы контейнеров, то есть файлы, содержащие необходимую информацию для запуска приложения. Образы контейнеров доступны только для чтения и не могут быть изменены компьютерной системой.
Технология виртуальных машин подразумевает установку виртуализационного программного обеспечения на физическом сервере или компьютере. Физический компьютер называется хостом, а виртуальная машина – гостем. Вы можете настраивать и обновлять гостевые операционные системы и их приложения по мере необходимости, не затрагивая операционную систему хоста.
Базовая технология
Виртуальные машины используют гипервизоры, которые обеспечивают связь между гостевой операционной системой и операционной системой хоста. Гипервизор координирует совместное использование ресурсов, поэтому виртуальная машина работает изолированно от нескольких других виртуальных машин, работающих на том же оборудовании.
С другой стороны, контейнеры используют движок контейнеров или среду выполнения контейнеров. Это программное обеспечение, которое выступает в качестве посредника между контейнерами и операционной системой, предоставляя системные ресурсы, необходимые приложению, и управляя ими. Docker – самый популярный контейнерный движок с открытым исходным кодом.
Размер
Файлы образов виртуальных машин крупнее по размеру (несколько ГБ), поскольку они содержат собственную операционную систему. Увеличение количества ресурсов означает, что вы можете дублировать, разделять, абстрагировать и эмулировать целые серверы, базы данных, рабочие столы и сети. Файлы контейнеров меньшие, их объем измеряется в МБ. В контейнеры упаковываются только те ресурсы, которые необходимы для запуска отдельного приложения.
Когда использовать контейнеры или виртуальные машины
Ниже приведено несколько аспектов, на которые следует обратить внимание при выборе между виртуальной машиной и контейнером для разработки приложения.
Конфигурация среды
Виртуальные машины дают разработчикам больше возможностей контроля над средой приложения. Они могут вручную устанавливать системное программное обеспечение, создавать снимки состояния конфигурации и при необходимости восстанавливать их прежнее состояние. Они полезны для работы над идеей и экспериментирования или для тестирования различных сред с целью повышения производительности приложения.
Контейнеры используют статические определения конфигурации после выбора наилучших вариантов.
Скорость разработки ПО
Виртуальные машины – это системы полного цикла, которые может быть проблематично создавать и воссоздавать. Проверка любых изменений занимает долгое время, поскольку требуется заново воспроизвести среду.
Контейнеры – лучший выбор, если требуется часто компоновать, тестировать и выпускать новые возможности. Поскольку они содержат только высокоуровневое программное обеспечение, в них можно очень быстро вносить изменения и проводить итерации.
Масштабируемость
Виртуальные машины занимают больше места в хранилище и требуют от вас предоставлять больше оборудования в локальных центрах обработки данных. Переход к использованию облачных инстансов снижает затраты, но при миграции среды целиком также возникают проблемы.
Контейнеры занимают меньше места и легче масштабируются. Что еще более важно, контейнеры обеспечивают детальный контроль над масштабируемостью приложений, позволяя использовать микросервисы. Микросервисы – это архитектурный и организационный подход к разработке программного обеспечения, при котором программное обеспечение состоит из небольших независимых сервисов, взаимодействующих через четко определенные API. Контейнеры позволяют масштабировать отдельные микросервисы по мере необходимости.