В чем разница между контейнерами и виртуальными машинами

Контейнер (Container) — это легкий пакет, содержащий код приложения, а также все библиотеки и другие зависимости, необходимые для запуска кода. Цель контейнеров — предоставить разработчикам и системным администраторам в Казахстане возможность быстро развертывать приложения. Контейнеры помогают избежать конфликтов и других проблем с зависимостями, отладка которых может оказаться затруднительной. В чем разница между контейнерами и виртуальными машинами?

Вы можете много слышать о контейнеризации, особенно в мире разработки приложений и микросервисов. Контейнеризация означает, что разработчики объединяют приложения в контейнеры, что упрощает их развертывание пользователями. Контейнеры просты в использовании и особенно полезны для развертывания приложений в облаке, поскольку контейнеру не нужно заботиться о конфигурации базовой машины.

Обеспечьте безопасность и защиту данных в своем развертывании Kubernetes с помощью Kasten K10 от Veeam.

В чем разница между контейнерами и виртуальными машинами (ВМ)?

Проще говоря, контейнер — это пакет, состоящий из всего, что необходимо для запуска приложения в заданной среде. Основное различие между контейнером и виртуальной машиной заключается в том, что входит в каждый пакет.

Контейнер содержит приложение и все библиотеки, от которых зависит приложение. Он работает поверх операционной системы. Напротив,  виртуальная машина содержит всю операционную систему и работает поверх гипервизора. 

Контейнеры очень легкие, но они не могут взаимодействовать с базовым оборудованием и могут запускать только приложения, поддерживаемые базовой ОС. Виртуальные машины имеют больший доступ к оборудованию хост-машины, и в качестве виртуальной машины можно запускать любую операционную систему, поддерживаемую этим оборудованием. 

Недостатком виртуальных машин является то, что они требуют больше ресурсов. Вместо того, чтобы просто загружать двоичные файлы, необходимые для нужного приложения, они загружают всю операционную систему.

Преимущества контейнеров

Использование контейнеров предлагает несколько потенциальных преимуществ по сравнению с виртуальными машинами и развертыванием приложений непосредственно в операционной системе хоста. 

• Гибкость: вместо того, чтобы делиться инструкциями по установке каких-либо зависимостей и устранению конфликтов с другими приложениями в системе, разработчики могут просто поделиться контейнером, который настроен просто для работы. Любой, кто использует совместимую операционную систему с соответствующим оборудованием, может загрузить и запустить этот контейнер и получить рабочую версию приложения.
• Переносимость.  Поскольку контейнерам не важна конфигурация базовой операционной системы, они могут работать где угодно. Разработчик может протестировать приложение, требующее определенной конфигурации сервера, не беспокоясь о том, могут ли различия в его среде разработки вызвать проблемы.
• Масштабируемость.  Контейнеры особенно полезны для приложений, разрабатываемых с использованием архитектуры микросервисов. Разработчики могут настроить отдельные службы для запуска в виде контейнеров, а эти контейнеры можно развертывать и управлять ими с помощью таких инструментов, как Kubernetes. Развертывание дополнительных контейнеров для сервисов, которые пользуются большим спросом, и их отключение, когда они больше не нужны, — это эффективный способ масштабирования веб-приложений, особенно по сравнению с простым предоставлением избыточного оборудования для монолитного приложения.
• Устойчивость.  Когда приложения выполняются в контейнерах, они изолированы от остальной части операционной системы. Контейнеры могут взаимодействовать друг с другом через сети и API, но они работают в своих отдельных средах. Если приложение, работающее в контейнере, выходит из строя, это не должно влиять на другие контейнеры. Кроме того, системы управления контейнерами можно использовать для отключения и перезапуска контейнеров по мере необходимости, обеспечивая бесперебойную работу приложений.

Типы контейнеров

Существует много типов виртуализации. Когда большинство людей говорят о контейнерах, они имеют в виду виртуализацию приложений. При этом типе виртуализации приложение внутри контейнера обманом заставляет думать, что оно взаимодействует напрямую с операционной системой, тогда как на самом деле оно взаимодействует с механизмом контейнера или уровнем виртуализации.

Виртуализация приложений предлагает уровень абстракции, который позволяет приложениям работать в операционной системе, для которой они не предназначены. Он также может запускать приложения с несовместимыми зависимостями, поскольку каждому приложению можно предоставить доступ к необходимым ему библиотекам без конфликта с другим приложением.

Помимо виртуализации приложений, контейнеры могут использовать виртуализацию на уровне операционной системы. Примеры виртуализации на уровне операционной системы включают OpenVZ, контейнеры Solaris, тюрьмы chroot и LXC. Контейнеры Docker также можно рассматривать как пример виртуализации на уровне ОС. При этом типе виртуализации ядро ​​допускает существование нескольких экземпляров пользовательского пространства, изолированных друг от друга. В качестве меры безопасности часто используются тюрьмы Chroot. OpenVZ часто используется для развертывания виртуальных частных серверов, по сути позволяя разделить сервер Linux на несколько меньших серверов без необходимости запуска виртуальных машин, которые несут дополнительные затраты ресурсов и производительности.

Аппаратная виртуализация чаще используется виртуальными машинами. С помощью аппаратной виртуализации можно зеркально отразить всю физическую машину. Каждая гостевая ОС думает, что общается напрямую с базовым оборудованием, хотя на самом деле она общается с гипервизором, который может работать на самом оборудовании или в хостовой ОС. Гипервизоры отвечают за управление ресурсами и могут устанавливать ограничения на объем памяти/процессорного времени, к которому каждая виртуальная машина имеет доступ в любой момент.

Варианты использования контейнеров

Контейнеры полезны как для среды разработки, так и для производственной среды. Их портативность делает их полезными для использования в DevOps и CI/CD, а их гибкость и масштабируемость означают, что они одинаково полезны в микросервисах и облачных развертываниях. Некоторые примеры реальных случаев использования контейнеров включают следующее. 

Микросервисная архитектура

Использование микросервисной архитектуры позволяет быстро разрабатывать сложные приложения и эффективно масштабировать их. Многие крупные веб-приложения сейчас используют архитектуру микросервисов, включая некоторые из наиболее популярных сервисов, предлагаемых Google. Контейнеры составляют ключевую часть микросервисов. Каждая служба работает как отдельный контейнер, управляемый таким инструментом, как Kubernetes. Эти контейнеры взаимодействуют друг с другом через API-интерфейсы REST, при этом шлюз API выступает в качестве посредника для облегчения связи.

DevOps и CI/CD

Контейнеры — ценная часть любого рабочего процесса CI/CD. Когда разработчики вносят изменения в код приложения и фиксируют эти изменения, инструменты CI/CD могут быть запущены для обновления любых образов контейнеров и запуска тестов. Это может обеспечить более быструю обратную связь об изменениях в коде и гарантировать, что результаты будут более надежными, чем если бы тесты проводились на собственном компьютере проверяющего, который может иметь конфигурацию среды, отличную от настройки, используемой разработчиком.

Гибридные/мультиоблачные среды

Многие организации теперь имеют мультиоблачную среду, используя нескольких разных поставщиков облачных услуг. Другие используют гибридное облако, а некоторые — локальные и облачные решения. Управлять приложениями в таких средах не всегда легко. Контейнеры предлагают практическое решение, поскольку они содержат все, что необходимо приложению для запуска. Вместо того, чтобы тратить время на настройку серверов, установку библиотек и управление сложными конфигурациями для каждого облачного сервера, работу нужно выполнить только один раз, а затем контейнер можно будет развернуть в любой необходимой среде.

Разработка и развертывание приложений

Контейнеры полезны для разработки и развертывания приложений. Многие разработчики предоставляют свои приложения в виде контейнеров, чтобы облегчить их тестирование и развертывание. Они также предлагают контейнеры, которые разработчики могут использовать в своей работе. Например, популярный проект с открытым исходным кодом Nextcloud предлагает разработчикам использовать контейнеры Docker для управления своей средой разработки.

Инструменты контейнеризации

Контейнеризация — не новый тип технологии, но в последние годы она стала более популярной в Казахстане.

Программное обеспечение, такое как LXC, доступно для Linux уже очень давно. Однако его было сложно настроить, и этот барьер входа означал, что его использовали только относительно опытные системные администраторы и разработчики.

Docker произвел революцию в контейнерах, упростив их запуск практически для всех и предложив такие инструменты, как Docker Hub, где люди могли делиться контейнерами, чтобы каждый мог их загрузить и запустить.

Docker сам по себе достаточно гибкий и мощный, но управлять большим количеством контейнеров через командную строку непросто, а управлять контейнерами на нескольких облачных хостах еще сложнее. Решения для управления контейнерами, такие как Kubernetes, могут помочь в управлении контейнерами и мониторинге работоспособности.

Docker основан на инициативе Open Container Initiative, и доступно множество других решений по управлению контейнерами и контейнерами. Например,  Podman предлагает функции управления контейнерами для Docker и других OCI-совместимых контейнерных решений. 

Проблемы и ограничения контейнеров

Несмотря на то, что контейнеры являются мощными и гибкими инструментами, перед развертыванием решений на основе контейнеров необходимо учитывать некоторые проблемы и потенциальные проблемы.

• Ограничения ресурсов. Хотя контейнеры более легкие, чем виртуальные машины, они все равно могут нести некоторые накладные расходы по сравнению с запуском приложения непосредственно на хосте. Предположим, вы хотите запустить на своем компьютере веб-приложение, использующее стек LAMP. Если у вас уже есть работающий веб-сервер и ядро ​​базы данных на вашем компьютере, вы можете развернуть его как виртуальный хост, и он будет работать на существующем сервере. Если вы развернете его как Docker-контейнер, вы запустите дополнительную копию Apache, PHP и MySQL/MariaDB. В небольшом масштабе эти накладные расходы могут не иметь значения, но по мере развертывания все большего количества контейнеров они могут стать более заметными.
• Доступ к оборудованию.  Контейнеры Docker не могут получить доступ к базовому оборудованию так, как это делают виртуальные машины. Это может не иметь значения, если вы используете простой микросервис, но это исключает использование контейнеров для приложений, где требуется доступ более низкого уровня.
• Отсутствие стандартизации:  существует несколько механизмов контейнеров, и не все они соответствуют стандартам OCI. Отсутствие стандартизации может быть проблематичным для многих организаций. Хотя ИТ-команде достаточно легко выбрать один стандарт контейнеров и использовать его для всех своих внутренних контейнеров, если они работают со сторонними поставщиками, которые приняли другой стандарт, это может затруднить настройку решений по управлению контейнерами..
• Проблемы безопасности.  Контейнеры не так изолированы, как виртуальные машины. Они предлагают некоторую изоляцию по сравнению с запуском приложения непосредственно в базовой операционной системе, но все же существуют некоторые риски повышения привилегий. Важно уделить время защите вашего докера/других репозиториев контейнеров, позаботиться о предоставлении докеру доступа к базовой файловой системе и никогда не запускать контейнеры от имени пользователя root. Соблюдение этих мер предосторожности должно смягчить многие потенциальные проблемы, связанные с контейнерами.

Как начать работу с Veeam

Если вы используете контейнеры в своей разработке/DevOps или развертывании приложений, защита ваших данных имеет важное значение. Veeam предлагает различные варианты резервного копирования, восстановления и обеспечения безопасности данных для облачных, локальных и гибридных сред.

Наши инструменты работают с различными контейнерными решениями и легко интегрируются с существующим рабочим процессом. Если вы хотите попробовать их перед покупкой, воспользуйтесь нашими бесплатными пробными версиями. Мы даже предлагаем общественную версию нашего решения Kasten K10 для Kubernetes, поэтому если вы небольшая организация с пятью или меньшим количеством экземпляров, вы можете воспользоваться этим для защиты своих данных.

Если вы не уверены, какое решение лучше всего соответствует вашим потребностям, или вам нужна помощь в настройке наших инструментов резервного копирования и восстановления, позвоните нам. Наша команда будет рада проконсультировать вас и помочь вам начать работу.

Если вы используете в своей среде контейнеры, защитите свои данные с помощью Kasten K10 от Veeam. Загрузите бесплатную пробную версию сегодня.