In der DevOps-Welt ist das Wissen über Containerisierung und Virtualisierung und ihre Unterschiede für jeden Ingenieur von entscheidender Bedeutung. Obwohl beide auf verschiedenen Stufen des Computing-Stacks funktionieren und einzigartige technologische Merkmale aufweisen, handelt es sich um dieselben Technologien, die wir zur Installation und Verwaltung von Anwendungen verwenden.
In diesem Artikel werden wir 10 Unterschiede zwischen Containerisierung und Virtualisierung aufzeigen, die jeder DevOps kennen sollte. Doch zuvor wollen wir sie einzeln betrachten.
Virtualisierung
Bei der Virtualisierung geht es darum, eine virtuelle Version eines Servers, eines Betriebssystems, eines Programms usw. zu erstellen. Der Zweck virtueller Maschinen besteht darin, einige Anwendungen in isolierten Umgebungen auszuführen, ohne die Haupthardware zu beeinträchtigen.
Um eine virtuelle Maschine zu erstellen, benötigen Sie einen Hypervisor oder einen so genannten Virtual Machine Monitor (VMM). Er ermöglicht es einem Computer (oder Bare Metal), viele virtuelle Maschinen zu betreiben, und erstellt für sie virtuelle Hardware wie CPU, RAM, Speicher usw. Es gibt 2 Arten von Hypervisoren: Bare Metal und Hosted.
Bei der Bare-Metal-Variante befindet sich der Hypervisor direkt auf der Hardware. Der gehostete Hypervisor befindet sich auf dem Host-Betriebssystem. Hier sind die Hauptunterschiede zwischen den beiden Typen:
Containerisierung
Auf der anderen Seite handelt es sich bei Containern um Anwendungspakete, Codes und Abhängigkeiten, die schnell und zuverlässig auf jedem Server oder jeder virtuellen Maschine ausgeführt werden können.
Sie sind leichtgewichtig, in sich geschlossen und enthalten alles, was Sie zur Ausführung einer Anwendung benötigen: Code, Laufzeit, Systemtools, Bibliotheken und Einstellungen.
Das bekannteste Tool zur Containerisierung ist Docker. Hier können Sie unseren Blog Containerisierung mit Docker lesen. Es gibt keine Hypervisoren, sondern nur einen Docker-Daemon-Dienst, der sich um die Container kümmert. Docker verwendet eine Client-Server-Architektur, so dass der Daemon Docker-Images von Registries oder lokal basierten Images abruft, baut und ausführt.
Betriebssysteme
Das Betriebssystem ist der erste - und wahrscheinlichste - Unterschied zwischen virtuellen Maschinen und Containern.
Bei der Virtualisierung mit einem Hypervisor werden alle physischen Ressourcen, einschließlich des Betriebssystems (OS), auf einer virtuellen Maschine (VM) ausgeführt. Mit einer separaten Betriebssysteminstanz läuft jede VM für sich allein. Dies bedeutet, dass wir mehrere virtuelle Maschinen (VMs) auf dem Hypervisor betreiben können, von denen jede ein eigenes Betriebssystem ausführt.
Im Gegensatz dazu gibt es bei der Containerisierung kein eigenes Betriebssystem. Container haben alle erforderlichen Abhängigkeiten und Pakete isoliert, aber ohne die Notwendigkeit einer separaten Betriebssysteminstanz. Sie nutzen das Host-Betriebssystem, auf dem sie ausgeführt werden.
Behältnisse
Virtuelle Maschinen
Nutzung der Ressourcen
Virtuelle Maschinen sind ressourcenintensiv, da, wie bereits erwähnt, Hardware-Ressourcen wie Betriebssystem, RAM, CPU, Speicherplatz usw. reserviert werden.
Im Gegensatz dazu sind Container leichtgewichtig. Sie teilen sich den Kernel des Host-Betriebssystems und verwenden weniger Ressourcen, was sie in Bezug auf die Nutzung von Arbeitsspeicher und Speicher effizienter macht. Sie haben standardmäßig keine vordefinierten Ressourcen, sondern verwenden so viel, wie sie zum Leben brauchen.
Isolationsgrad
Das Isolationsniveau der VMs ist sehr gut, sie gewährleisten Sicherheit und verhindern Störungen untereinander.
Container haben ein geringeres Isolationsniveau, da sie den Kernel des Host-Betriebssystems benötigen, obwohl die Sicherheitsfunktionen von Docker die Container-Isolation erheblich verbessert haben.
Leistung
Wie bereits mehrfach erwähnt, sind Container leichtgewichtig und haben einen geringeren Overhead, was bedeutet, dass sie im Vergleich zu virtuellen Maschinen eine bessere Leistung bieten.
Die Startzeit von Containern ist nahezu sofort, was eine schnelle Skalierung und Bereitstellung von Anwendungen ermöglicht. Virtuelle Maschinen mit ihren kompletten Betriebssysteminstanzen brauchen länger zum Booten und verbrauchen mehr Ressourcen.
Einsatz
Das klingt logisch, nach allem, was wir bereits gesagt haben, aber es gibt einen Unterschied bei der Bereitstellung. Bei der Virtualisierung wird ein Hypervisor zur Erstellung virtueller Maschinen verwendet.
Bei der Containerisierung verwenden wir Server-Templating-Tools wie Docker (Docker-Daemon) oder Orchestrierungs-Tools wie Kubernetes, um unsere Container bereitzustellen.
Sicherheitsmodelle
Dieser Unterschied ergibt sich wiederum aus der Art und Weise, wie wir Container und VMs einsetzen, und auch aus dem Betriebssystem, das sie verwenden: Die Virtualisierung hat ein starkes Sicherheitsmodell, das die VMs voneinander und vom Host-System isoliert.
Da Container das Host-Betriebssystem nutzen, sind sie auf dessen Sicherheitsfunktionen angewiesen, obwohl zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen mit Tools wie Docker Security Scanning implementiert werden können.
Sowohl die Containerisierung als auch die Virtualisierung werden jedoch ständig weiterentwickelt, um Sicherheitsbedenken und Schwachstellen zu beseitigen.
Lagerung
Virtuelle Festplatten (VHDs) oder Festplattendateien für virtuelle Maschinen (VMDKs) werden von der Mehrzahl der virtuellen Maschinen als Datenspeicher verwendet. Die Dateien dafür sind meist groß und sollten einen gewissen Speicherplatz auf dem Host oder Bare Metal reservieren.
Container verwenden Speichertreiber zur Verwaltung des Speichers. Hier ist der Speicher in der Regel leichter und portabel, die Bilder und Daten werden in Schichten gespeichert, wodurch sie einfacher zu verteilen und zu verwalten sind.
Vernetzung
Virtuelle Maschinen verfügen über eine virtuelle Netzwerkschnittstellenkarte (vNIC) und eine private IP-Adresse, die eine vollständige Isolierung des Netzwerkstapels ermöglicht.
In der Zwischenzeit teilen sich Container den Netzwerkstack des Host-Rechners. Es gibt Netzwerk-Namespaces und Bridging-Container, die zur Isolierung von Netzwerken untereinander verwendet werden. Das macht sie perfekt für Anwendungen, die komplexe Netzwerk-Setups erfordern.
Schnappschuss und Sicherung
Virtuelle Maschinen verfügen über beeindruckende Backup- und Snapshot-Funktionen. Wir können den aktuellen Zustand der VM erfassen und bei Bedarf wiederherstellen.
Container bieten zwar auch Snapshot-Unterstützung, da sie jedoch zustandslos sind, stellen Container-Images und Datensicherungen oft die primären Backup-Lösungen dar.
Anwendungsfälle
Aufgrund ihrer Leichtigkeit und schnellen Bereitstellung haben sich Container als optimal für Cloud-native Anwendungen, Microservices-Architekturen und DevOps-Praktiken erwiesen.
Die Virtualisierung hingegen eignet sich am besten, wenn verschiedene Betriebssysteme auf einem einzigen Rechner ausgeführt werden sollen, was für unterschiedliche Betriebssystemumgebungen von Vorteil ist.
Schlussfolgerung
Die dynamische Welt der IT stützt sich auf ein vielfältiges Toolkit, das Virtualisierung und Containerisierung umfasst. Beide Technologien haben ihre eigenen Anwendungsfälle und Vorteile, die von Faktoren wie Ressourceneffizienz, Isolationsgrad und Portabilität abhängen.
Das Verständnis ihrer technischen Unterschiede ist für jeden DevOps-Ingenieur und Systemadministrator entscheidend. Virtualisierung und Containerisierung werden im Zuge des technologischen Fortschritts wahrscheinlich immer nebeneinander bestehen. Die Auswahl der besten Technologie für eine bestimmte Situation ist entscheidend, um maximale Effizienz, Skalierbarkeit und Ressourcenverwaltung zu gewährleisten.
Eine Antwort
Bietet eine starke Isolierung zwischen den VMs, so dass sie für die Ausführung von Anwendungen mit unterschiedlichen Sicherheitsanforderungen geeignet sind.