Да ли сте новајлија у свету визуелизационих алата? Или се можда пробијате кроз разговор о технологији која се тиче контејнера и виртуелних машина?
Виртуализација представља процес где се појединачни ресурси, попут RAM-а, CPU-а, мреже и дискова, могу „виртуализовати“ и третирати као вишеструки ресурси. Кључна разлика лежи у томе што контејнери могу виртуализовати само софтверске слојеве изнад оперативног система, док виртуелне машине могу виртуализовати комплетне машине на нивоу хардвера.
Иако постоји јасна разлика, контејнери и виртуелне машине деле сличности, укључујући побољшање ИТ ефикасности, доступност и преносивост апликација, унапређење DevOps-а и животног циклуса развоја софтвера (SDLC). Више о томе ћемо говорити касније.
Овај чланак анализира контејнере и виртуелне машине, истражује предности сваког од њих и даје савете о избору правог алата на основу ваших потреба. Такође претпостављамо да имате основно знање о контејнерима и виртуелним машинама. Ако га немате, ово је и даље одлично место за почетак.
Историја виртуализације
Пре шире употребе контејнера, виртуелне машине су биле главно решење за изолацију окружења унутар физичке инфраструктуре. Међутим, тек 2013. године Docker је објавио свој први софтвер за контејнеризацију.
Од тада, приметили сте значајно интересовање за контејнере и њихов утицај на рачунарство у облаку.
Многи програмери су показали веће интересовање, посебно због предности агилног развоја које контејнери пружају. Међутим, важно је имати на уму да су контејнери и виртуелне машине изграђени на оптимизацији ресурса у оквиру постојеће физичке инфраструктуре.
Како функционише виртуализација
Виртуализација подразумева коришћење софтвера за креирање слоја апстракције изнад рачунарског хардвера, омогућавајући да се хардверски елементи, на пример са једног рачунара, поделе на више виртуелних рачунара. Овај софтвер се назива хипервизор.
Хипервизор омогућава истовремени рад различитих оперативних система, делећи заједничке физичке рачунарске ресурсе. Када се користи на физичким рачунарима или серверима у центрима података, хипервизор омогућава одвајање рачунарских оперативних система (OS) и апликација од хардвера, што омогућава њихову поделу на више „виртуелних машина“.
Шта је контејнер?
Контејнери представљају лак и агилан начин за управљање виртуализацијом. Пошто им хипервизори нису потребни, омогућавају брже обезбеђивање ресурса и брзу доступност нових апликација.
Контејнери се могу посматрати и као софтверски пакети који садрже зависности потребне за извршавање апликације управљаног апликативног софтвера.
Ове зависности укључују системске библиотеке, екстерне пакете кода (треће стране) и све друге апликације на нивоу оперативног система. Све зависности укључене у контејнер постоје на вишим нивоима стека од оперативних система.
За 👍
- Брзина итерације – Контејнери су лагани и укључују само софтвер високог нивоа; лако се конфигуришу и могу се брзо понављати. Такође, контејнери нуде бржу испоруку софтвера захваљујући развоју и примени заснованој на тестирању.
- Робустан екосистем – Већина система за извршавање контејнера обезбеђује већ хостовано јавно складиште унапред направљених контејнера. Овај репозиторијум садржи разне популарне софтверске апликације, као што су базе података и системи за размену порука, које се могу преузети и применити, што скраћује време развојним тимовима.
- Скалирање – Контејнери су пожељни због њихове способности да подносе велике количине посла и саобраћаја. ИТ стручњаци могу користити контејнере за управљање и обезбеђивање инфраструктуре у облаку уз ефикасно коришћење ресурса које омогућава флексибилну употребу.
- Микросервиси – Контејнери су идеални за примену више микросервиса. Микросервиси укључују мање компоненте које су део примарне апликације или софтвера. Када се сваки микросервис пакује као контејнер, омогућена је беспрекорна примена, скалирање и управљање.
Против 👎
- Експлоатације заједничког хоста – Пошто контејнери деле заједнички основни хардверски систем изграђен испод слоја оперативног система, постоји ризик да експлоатација у једном контејнеру може да се прошири и утиче на основни хардвер. Такође, чињеница да већина контејнера има јавна складишта унапред изграђених контејнера представља сигурносни ризик. Овај ризик се јавља када компромитована или искоришћена јавна слика постаје рањивост која може довести до сајбер напада.
- Покреће само један оперативни систем – Ако користите само један оперативни систем, контејнери вам омогућавају да покренете старије верзије, што је корисно. Међутим, контејнери нису најбоља опција ако желите да циљате на различите оперативне системе.
Популарни добављачи контејнера
Ево неких познатих добављача контејнера:
- Docker – Docker је најраспрострањеније решење за контејнере на свету. Docker Hub је велико складиште најпопуларнијих контејнерских апликација. Можете преузети контејнере са Docker Hub-а и применити их локално користећи Docker runtime.
- Linux Containers (LXC) – Пројекат Linux Containers стоји иза Linux runtime-а контејнера отвореног кода. LXC изолује процесе оперативног система један од другог. Дубиљом анализом Docker-а, открићете да Docker користи LXC у својој основној архитектури.
Шта је виртуелна машина?
Виртуелне машине (VM), са друге стране, представљају обимне софтверске пакете који обезбеђују потпуну емулацију хардверске опреме ниског нивоа, као што су централна процесорска јединица (CPU), диск и мрежни уређаји.
VM-ови омогућавају покретање више машина на различитим оперативним системима, али на једном физичком рачунару. Хипервизори, као што је раније поменуто, су начин на који VM-ови комуницирају са физичким рачунарима. Хипервизори раздвајају VM-ове једне од других и додељују им ресурсе, као што су меморија и процесор.
За 👍
- Безбедност потпуне изолације – Виртуелне машине раде изоловано, као потпуно самостални системи, заштићене од експлоатација и прекида других виртуелних машина. Уколико дође до напада на појединачну виртуелну машину, она је изолована, што спречава контаминацију суседних виртуелних машина.
- Интерактивни развој – Контејнери су често статичке дефиниције очекиваних зависности и конфигурација потребних за покретање контејнера. Виртуелне машине су динамичне и омогућавају интерактивни развој. Након што наведете своје хардверске потребе, сматрајте виртуелну машину обичним рачунаром. Можете ручно инсталирати софтвер и користити виртуелну машину за снимање тренутног стања. Снимци виртуелне машине се могу користити као контрола верзије, а ако је потребно, за враћање виртуелне машине на одређено стање софтвера, или за покретање додатних машина са потребном конфигурацијом.
Против 👎
- Брзина итерације – Виртуелне машине су софтвер са пуним стеком, те им је потребно време да се направе. Изменама у снимку виртуелне машине може бити потребно време да се понове и потврде да се недавна ажурирања понашају онако како се очекује.
- Цена величине складишног простора – Будући да су VM-ови софтвер са пуним стеком, можете очекивати да буду обимни. Да, заузимају много простора за складиштење и брзо достижу величину гигабајта. Последица тога је недостатак простора на било којој машини на којој се налазе VM-ови.
Популарни добављачи виртуелних машина
Ево неколико популарних добављача виртуелних машина:
- VirtualBox – VirtualBox је једна од најпознатијих платформи виртуелних машина. VirtualBox екосистем има додатне алате за развој и дистрибуцију слика виртуелне машине. То је бесплатан систем за емулацију архитектуре отвореног кода у власништву компаније Oracle.
- VMware – VMware је изграђен на хардверу архитектуре x86 и јавно је тргована компанија. Ово решење долази са хипервизором за примену и управљање виртуелним машинама. Пожељан је због свог робусног корисничког интерфејса (UI) за управљање виртуелним машинама и ефикасног пословног алата који нуди функције подршке.
Контејнери против виртуелних машина
Иако виртуелне машине постоје већ дуго, контејнери их све више замењују у сличним применама. Већ сте видели предности и недостатке обе технологије. Ево примарних разлика:
| Карактеристика | Контејнери | Виртуелне машине |
| Величина и преносивост | Мале и преносиве због заједничког оперативног система. Контејнери заузимају простор мерен у мегабајтима. Контејнери се могу премештати између различитих рачунара. | Велике и мање преносиве због тога што свака VM има свој оперативни систем. VM-ови заузимају велики простор, мерен у гигабајтима. VM-ови нису преносиви. |
| Оперативни систем | Немају сопствени оперативни систем. | Имају сопствене оперативне системе и тиме обављају додатне задатке као што су: покретање програма који нису компатибилни са оперативним системом хоста, више програма на различитим оперативним системима и извршавање апликација које не могу да деле ресурсе и функционалности оперативног система. |
| Брзина покретања | Контејнери се извршавају брже од виртуелних машина због тога што је оперативни систем већ покренут. Потребно је неколико секунди да се покрену. | Покретање VM-ова је споро, јер прво морају покренути своје оперативне системе. Потребно је неколико минута да се покрену. |
| Приступ ресурсима | Контејнери имају приступ свим ресурсима на хост машини. | Виртуелне машине користе специфичне ресурсе које им је доделио хипервизор. |
| Безбедност | Мање безбедно. Контејнери који раде на дељеном оперативном систему хоста су рањиви ако је оперативни систем хоста компромитован. | Безбедније захваљујући потпуној изолацији. |
| Имплементација | Једноставна имплементација због своје „самосталне“ природе и лакоће у постављању, премештању или надоградњи. | Комплексно постављање; ниво сложености VM-а указује да им је потребно више времена за развој. Имплементација се не разликује. |
| Цена | Цена контејнера је релативно нижа јер има мање захтева него код VM-ова. | Цена VM-а је релативно виша због велике потребе за ресурсима, сложености и високих трошкова. |
Како истовремено користити контејнере и виртуелне машине
Ако сте се питали да ли је могуће користити контејнере и виртуелне машине заједно, одговор је да, иако су практичне примене ограничене. Можете креирати VM за емулацију одређених хардверских конфигурација и инсталирати оперативни систем.
Када VM покрене оперативни систем и буде потпуно функционалан, имате емулирани рачунарски систем са специфичним хардвером на који можете инсталирати контејнере.
Добар пример за илустрацију ове конфигурације је експериментисање са системом за примену чипа. Неке популарне методе за рачунарске уређаје на чипу, као што су BeagleBone развојне плоче и Raspberry Pi, могу се емулирати као виртуелне машине за експериментисање са оперативним (покренутим) контејнерима пре тестирања на стварном хардверу.
Још једна предност коришћења комбинације контејнера и виртуелних машина је повећање безбедности. На пример, можете да примените контејнере у виртуелним машинама. Размотрите пример где је десет контејнера распоређено на једном рачунару. Ако је рачунар угрожен, ризикујете да утичете на свих десет контејнера. Решење је дистрибуција десет контејнера на десет виртуелних машина. Ако је једна виртуелна машина угрожена, остали делови системске апликације настављају да раде.
Завршне речи
Ако ваш пројекат захтева прецизне хардверске спецификације или развијате на једном хардверу, а циљате на други, као што је Windows у односу на macOS, најбоље би било да користите виртуелне машине. У другим случајевима, где су захтеви „само софтверски“, контејнери су најбољи избор.
У већини случајева, ваше потребе ће бити задовољене било којим од ваших избора. Да бисте изабрали најбољи, разумите ваше потребе за ресурсима и повезане компромисе. Прави алат ће стога зависити од вашег пројекта.
Ако вам је потребна брза и ефикасна имплементација, контејнери су најбољи избор. Ако ваша организација треба да виртуализује комплетан оперативни систем на хардверу, VM-ови су најбољи. А ако желите да максимизирате сигурност, комбинација оба би била најбоља, иако долази са повезаним трошковима.
На крају, и контејнери и виртуелне машине су важећа решења. Међутим, ваше специфичне потребе треба да буду одлучујући фактор. Ако вам је и даље потребно више упутстава и дубље разумевање, препоручујемо да погледате чланке на тему „Docker против виртуелне машине“.