Začínáte s nástroji pro vizualizaci? Nebo se pouštíte do diskusí o technologiích kontejnerů a virtuálních počítačů?
Virtualizace spočívá v procesu, kdy jsou jednotlivé zdroje, jako je operační paměť (RAM), procesor (CPU), sítě a disky, „virtualizovány“ a považovány za více instancí. Klíčovým rozdílem je, že kontejnery mohou virtualizovat pouze softwarové vrstvy postavené nad operačním systémem. Naopak, virtuální stroje jsou schopny virtualizovat celé stroje na úrovni hardwaru.
I přes jasné rozdíly, existuje řada podobností mezi kontejnery a virtuálními stroji. Oba zlepšují efektivitu IT, umožňují přenositelnost aplikací a zdokonalují DevOps a životní cyklus vývoje softwaru (SDLC). Více o tom si povíme později.
Tento článek se podrobně zabývá kontejnery a virtuálními stroji, prozkoumává jejich výhody a nabízí závěrečné doporučení, jak vybrat správný nástroj podle vašich potřeb. Předpokládá se, že máte základní znalosti o kontejnerech a virtuálních strojích. Pokud ne, i tak je to skvělé místo, kde začít.
Historie virtualizace
Než se kontejnery staly široce rozšířené, virtuální stroje byly jedinou cestou k izolaci prostředí v rámci fyzické infrastruktury. Ovšem až v roce 2013 společnost Docker vydala svůj první software pro kontejnerizaci.
Od té doby jste pravděpodobně zaznamenali obrovský nárůst zájmu o kontejnery a jejich vliv na cloud computing.
Mnoho vývojářů se začalo více zajímat, zejména o výhody agilního vývoje, které kontejnery nabízí. Nicméně je důležité si uvědomit, že kontejnery i virtuální stroje jsou vytvořeny za účelem optimalizace využití zdrojů v rámci stávající fyzické infrastruktury.
Jak funguje virtualizace
Virtualizace využívá software k vytvoření abstraktní vrstvy nad hardwarem počítače. To umožňuje, aby hardwarové komponenty, například z jednoho počítače, byly sdíleny mezi více počítači. Tento software se nazývá hypervizor.
Hypervizor umožňuje současné spouštění různých operačních systémů a sdílení fyzických výpočetních zdrojů. Použitím na fyzických počítačích nebo serverech v datových centrech se operační systémy a aplikace oddělí od hardwaru. Následně se může fyzický stroj rozdělit na několik „virtuálních strojů“.
Co je to kontejner?
Zdroj: docker.com
Kontejnery představují lehký a flexibilní způsob virtualizace. Protože nepotřebují hypervizory, umožňují rychlejší přidělování zdrojů a rychlou dostupnost nových aplikací.
Kontejnery lze chápat jako softwarové balíčky, které obsahují všechny závislosti potřebné ke spuštění konkrétní aplikace.
Mezi tyto závislosti patří systémové knihovny, externí balíčky kódu (od třetích stran) a jakékoli další aplikace na úrovni operačního systému. Všechny závislosti obsažené v kontejneru existují ve vrstvách nad operačním systémem.
Klady 👍
- Rychlost iterace: Kontejnery jsou lehké a obsahují pouze software vyšší úrovně. Snadno se nastavují a umožňují rychlé iterace. Díky testování řízenému vývojem a možnosti rychlého nasazení kontejnery zajišťují i rychlé dodání softwaru.
- Robustní ekosystém: Většina kontejnerových runtime systémů nabízí již hostované veřejné registry s předpřipravenými kontejnery. Tato úložiště obsahují populární softwarové aplikace jako databáze a systémy pro zasílání zpráv, které lze rychle stáhnout a nasadit, což šetří čas vývojářským týmům.
- Škálování: Kontejnery jsou preferovány pro svou schopnost zvládat velké pracovní zátěže a objem provozu. IT odborníci mohou díky kontejnerům efektivně spravovat a poskytovat cloudovou infrastrukturu a optimalizovat tak využití zdrojů.
- Mikroslužby: Kontejnery jsou ideální pro nasazení více mikroslužeb. Mikroslužby jsou menší části, které tvoří vaši primární aplikaci. Každá mikroslužba může být zabalena do kontejneru, což umožňuje bezproblémové nasazení, škálování a správu.
Zápory 👎
- Využití sdíleného hostitele: Vzhledem k tomu, že kontejnery sdílejí stejný základní hardwarový systém, který je postaven pod operačním systémem, existuje riziko, že zneužití v jednom kontejneru se může rozšířit a ovlivnit i základní hardware. Skutečnost, že většina kontejnerů má veřejná úložiště předem sestavených kontejnerů, představuje bezpečnostní riziko. Hrozba se realizuje, pokud dojde k napadení veřejného obrazu a stane se tak zranitelností pro kybernetické útoky.
- Spouštění pouze jednoho OS: Pokud používáte pouze jeden operační systém, kontejnery vám umožní spouštět i starší verze, což je výhodné. Ovšem pokud cílíte na různé operační systémy, kontejnery nejsou nejlepší volbou.
Populární poskytovatelé kontejnerů
Zde jsou někteří známí poskytovatelé kontejnerových řešení:
- Docker: Docker je celosvětově nejpoužívanější řešení pro kontejnery. Docker Hub je rozsáhlé úložiště nejpopulárnějších kontejnerových aplikací. Můžete stahovat kontejnery z Docker Hub a nasazovat je v lokálním prostředí Docker runtime.
- Linux Containers (LXC): Projekt Linux Containers stojí za kontejnerovým runtime prostředím s otevřeným zdrojovým kódem. LXC izoluje procesy operačního systému. Při hlubším zkoumání Dockeru zjistíte, že Docker využívá LXC ve své základní architektuře.
Co je to virtuální stroj?
Zdroj: docker.com
Virtuální stroje (VM) jsou naopak rozsáhlé softwarové balíky, které poskytují kompletní emulaci hardwaru nižší úrovně, jako je procesor (CPU), disky a síťová zařízení.
Virtuální stroje vám umožňují provozovat více počítačů s různými operačními systémy na jednom fyzickém stroji. Jak již bylo zmíněno, hypervizory zajišťují interakci virtuálních strojů s fyzickými počítači. Hypervizory oddělují virtuální stroje a přidělují jim zdroje, jako je paměť a procesor.
Klady 👍
- Zabezpečení plné izolace: Virtuální stroje fungují jako plně samostatné systémy, které jsou chráněny před zneužitím a narušením jinými virtuálními stroji. V případě útoku na jeden virtuální stroj je tento útok izolován a nemůže zasáhnout ostatní virtuální stroje.
- Interaktivní vývoj: Kontejnery často definují statické očekávané závislosti a konfigurace pro běh kontejneru. Virtuální stroje jsou dynamické a umožňují interaktivní vývoj. Po určení hardwarových požadavků můžete s virtuálním strojem zacházet jako s běžným počítačem. Můžete ručně instalovat software a použít virtuální stroj pro zachycení aktuální konfigurace. Snímky virtuálního stroje lze použít jako správu verzí a v případě potřeby obnovit stav virtuálního stroje nebo spustit další stroje se stejnou konfigurací.
Zápory 👎
- Rychlost iterace: Virtuální stroje jsou kompletní softwarové balíky, takže jejich sestavení trvá déle. Úpravy ve snímku virtuálního stroje mohou chvíli trvat, než se ziterují a ověří, že se poslední aktualizace chovají tak, jak se očekává.
- Náklady na úložný prostor: Vzhledem k tomu, že virtuální stroje jsou softwarové balíky s plnou sadou funkcí, vyžadují značný úložný prostor, který se rychle může rozrůst do gigabajtů. Důsledkem je nedostatek místa na počítači, kde je virtuální stroj hostován.
Populární poskytovatelé virtuálních strojů
Zde je několik oblíbených prodejců virtuálních strojů:
- Virtualbox: Virtualbox je jednou z nejvíce zavedených platforem pro virtuální stroje. Ekosystém Virtualbox zahrnuje další nástroje pro vývoj a distribuci obrazů virtuálních strojů. Jedná se o bezplatný systém pro emulaci architektury s otevřeným zdrojovým kódem vlastněný společností Oracle.
- VMware: VMware je postaven na hardwaru architektury x86 a je veřejně obchodovanou společností. Toto řešení zahrnuje hypervizor pro nasazení a správu virtuálních strojů. Je preferován pro své robustní uživatelské rozhraní (UI) pro správu virtuálních strojů a efektivní podnikové nástroje s podpůrnými funkcemi.
Kontejnery vs. virtuální stroje
Ačkoliv virtuální stroje existují již dlouho, kontejnery je v mnohých případech nahrazují. Probrali jsme klady a zápory obou technologií. Zde jsou hlavní rozdíly:
| Funkce | Virtuální stroje | Kontejnery |
| Velikost a přenositelnost | Velké a méně přenosné, protože každý virtuální stroj má svůj vlastní operační systém. Virtuální stroje zabírají mnoho místa, v řádu gigabajtů. Virtuální stroje nejsou přenosné. Mají svůj vlastní operační systém, takže provádějí další úkoly, včetně spouštění programů nekompatibilních s hostitelským OS, spouštění více programů na různých operačních systémech a spouštění aplikací, které nemohou sdílet prostředky a funkce operačního systému. | Malé a přenosné, protože sdílejí operační systém. Kontejnery zabírají místo v řádu megabajtů. Kontejnery lze přesouvat mezi různými počítači. |
| Rychlost spouštění | Virtuální stroje se spouštějí pomalu, protože nejdříve musí načíst vlastní operační systém. Spouštění trvá několik minut. | Kontejnery se spouštějí rychleji, protože operační systém je již spuštěný. Spuštění trvá několik sekund. |
| Přístup ke zdrojům | Virtuální stroje využívají specifické zdroje, které jim přiděluje hypervizor. | Kontejnery mají přístup ke všem zdrojům na hostitelském počítači. |
| Zabezpečení | Více zabezpečené, každý VM běží nezávisle a je izolován od ostatních. | Méně bezpečné, kontejnery běžící na sdíleném hostitelském operačním systému jsou zranitelné, když dojde k ohrožení hostitelského OS. |
| Nasazení | Složitější nasazení; úroveň složitosti virtuálních strojů vyžaduje více času na vývoj. Nasazení se liší. | Snadné nasazení; díky své povaze, jsou “samostatné”, je jejich nasazení, přesun nebo aktualizace o něco snadnější. |
| Cena | Cena virtuálních počítačů je relativně vyšší, díky vyšším nárokům na zdroje, složitosti a nákladům. | Cena kontejnerů je relativně nižší, protože mají menší nároky na zdroje než virtuální stroje. |
Jak používat kontejnery a virtuální stroje současně
Pokud se zajímáte, zda je možné používat kontejnery a virtuální stroje společně, odpověď je ano. Praktické využití je však omezené. Můžete si vytvořit virtuální stroj pro emulaci konkrétních hardwarových konfigurací a instalaci operačního systému.
Jakmile virtuální stroj spustí operační systém a je plně funkční, máte k dispozici emulovaný výpočetní systém se specifickým hardwarem, na kterém můžete instalovat kontejnery.
Dobrým příkladem pro ilustraci této konfigurace je experimentování se systémem pro nasazení čipů. Některé populární metody pro výpočetní zařízení na čipu, jako jsou vývojové desky BeagleBone a Raspberry Pi, lze emulovat jako virtuální stroje a experimentovat s kontejnery před testováním na skutečném hardwaru.
Další výhodou kombinace kontejnerů a virtuálních strojů je zvýšení bezpečnosti. Můžete například nasadit kontejnery ve virtuálních strojích. Představte si, že máte na jednom počítači deset kontejnerů. V takovém případě, pokud dojde k napadení počítače, hrozí, že bude ovlivněno všech deset kontejnerů. Řešením je distribuovat těchto deset kontejnerů do deseti virtuálních strojů. Pokud dojde k napadení jednoho virtuálního stroje, ostatní části systému by měly být stále funkční.
Závěrečná slova
Pokud máte přesně stanovené hardwarové specifikace pro svůj projekt nebo vyvíjíte na jednom hardwaru, ale cílíte na jiný (např. Windows vs. MacOS), je nejlepší použít virtuální stroje. V ostatních případech, kde se jedná „pouze o software“, je nejlepší volbou použití kontejnerů.
Ve většině případů budou vaše potřeby uspokojeny s oběma možnostmi. Aby jste si ale vybrali tu nejlepší, porozumějte svým potřebám zdrojů a souvisejícím kompromisům. Správný nástroj tedy závisí na vašem projektu.
Pokud potřebujete rychlé a efektivní nasazení, kontejnery jsou vaší nejlepší volbou. Pokud vaše organizace potřebuje virtualizovat celý operační systém na hardwaru, nejlepší jsou virtuální stroje. A pokud chcete maximalizovat zabezpečení, nejlepší by byla kombinace obou, ale počítejte s vyššími náklady.
Kontejnery i virtuální stroje jsou platná řešení. Rozhodujícími faktory by však měly být vaše konkrétní specifikace. Pokud stále potřebujete další pomoc a hlubší porozumění, doporučuji si projít srovnání Dockeru a virtuálních strojů.