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虛擬機(jī)和容器有何區(qū)別,該如何選擇?

admin
2024年11月6日 21:52 本文熱度 1200

本文主要講解內(nèi)容:

  • 1、虛擬機(jī)和容器的基本概念

  • 2、虛擬機(jī)和容器有什么區(qū)別

  • 3、虛擬機(jī)和容器該如何選擇



1 基本概念

1.1 虛擬機(jī)(VM)

虛擬機(jī)是一種通過(guò)硬件虛擬化創(chuàng)建的計(jì)算環(huán)境。每個(gè)虛擬機(jī)包含完整的操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序及其依賴(lài)。運(yùn)行在物理服務(wù)器上的虛擬機(jī)可以被視為獨(dú)立計(jì)算機(jī),具有自己的虛擬硬件,包括虛擬CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)接口等。

虛擬化技術(shù)的重要概念包括:

虛擬化、Hypervisor(虛擬機(jī)監(jiān)控器,VMM)、虛擬機(jī)、虛擬環(huán)境、資源池化和虛擬網(wǎng)絡(luò)。

常見(jiàn)的虛擬化產(chǎn)品:

免費(fèi)產(chǎn)品:VirtualBox,Proxmox VE,KVM,XenServer

收費(fèi)產(chǎn)品:VMware vSphere,VMware Workstation,Hyper-V,華為的FusionCompute,Red Hat Virtualization

1.2 容器

容器是一種輕量級(jí)的虛擬化技術(shù),允許開(kāi)發(fā)者在共享的操作系統(tǒng)內(nèi)核上運(yùn)行應(yīng)用程序。容器只包含應(yīng)用及其依賴(lài)的庫(kù)和環(huán)境配置,而不包含完整的操作系統(tǒng)。容器通常通過(guò)容器引擎(如 Docker)管理,支持快速部署和彈性擴(kuò)展。

容器的幾個(gè)重要概念包括:

鏡像(Image),鏡像倉(cāng)庫(kù)(registry),容器(Container),容器網(wǎng)絡(luò)(Network),數(shù)據(jù)卷(Volume)。

常見(jiàn)的容器產(chǎn)品:Docker,Podman,LXC (Linux Containers),Containerd,rkt (Rocket),CoreOS。


2  二者區(qū)別

下圖是虛擬機(jī)和容器的主要區(qū)別

下面從更細(xì)的維度來(lái)了解二者的區(qū)別

2.1  架構(gòu)與資源分配


虛擬機(jī)架構(gòu):

每個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行自己的操作系統(tǒng),這使得虛擬機(jī)在操作系統(tǒng)層面完全隔離。資源分配通常為靜態(tài)配置,定義虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)的 CPU、內(nèi)存和存儲(chǔ)。例如,可以為虛擬機(jī)分配 4GB 內(nèi)存和 2 個(gè)虛擬CPU,但在運(yùn)行過(guò)程中不容易調(diào)整。使用 虛擬硬盤(pán)(VMDK、VHD 等) 存儲(chǔ)虛擬機(jī)的數(shù)據(jù),每個(gè)虛擬機(jī)的數(shù)據(jù)完全隔離。

容器架構(gòu):

容器共享宿主機(jī)的操作系統(tǒng)內(nèi)核,但彼此之間運(yùn)行在獨(dú)立的用戶(hù)空間。資源使用是動(dòng)態(tài)的,能夠在運(yùn)行時(shí)根據(jù)負(fù)載調(diào)整。通過(guò) Docker 等工具,可以設(shè)置 CPU 限制、內(nèi)存限制等。使用 容器鏡像 來(lái)打包應(yīng)用及其依賴(lài),這使得容器可以輕松部署和復(fù)制。

2.2 性能比較

虛擬機(jī)性能:

啟動(dòng)時(shí)間通常較長(zhǎng),取決于操作系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間,可能需要幾分鐘。虛擬機(jī)的性能開(kāi)銷(xiāo)較大,尤其在高并發(fā)負(fù)載下,Hypervisor 可能成為瓶頸。一些應(yīng)用可能會(huì)因?yàn)轭~外的虛擬化層導(dǎo)致性能下降,特別是高性能計(jì)算(HPC)場(chǎng)景。

容器性能:

容器啟動(dòng)速度極快,通常在幾秒鐘內(nèi)。容器的資源開(kāi)銷(xiāo)小,因?yàn)樗鼈児蚕韮?nèi)核??梢栽谕慌_(tái)物理服務(wù)器上運(yùn)行數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)容器,極大提高資源利用率。適合微服務(wù)架構(gòu),因?yàn)椴煌姆?wù)可以獨(dú)立擴(kuò)展,且彼此之間不相互影響。

2.3 資源利用率

虛擬機(jī)利用率:

資源利用率受限于分配的靜態(tài)資源,往往在低負(fù)載情況下資源浪費(fèi)嚴(yán)重。資源管理需要手動(dòng)調(diào)整配置,隨著工作負(fù)載的變化,可能會(huì)導(dǎo)致性能問(wèn)題。

容器利用率:

容器可以根據(jù)需求動(dòng)態(tài)分配資源,運(yùn)行多個(gè)容器時(shí)能更好地利用硬件資源??梢栽诟叻迤诳焖贁U(kuò)展容器數(shù)量,以應(yīng)對(duì)突發(fā)的流量需求,使用 Kubernetes 等工具可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)擴(kuò)展。

2.4  可移植性

虛擬機(jī)可移植性:

虛擬機(jī)的遷移較為復(fù)雜,需要確保虛擬硬件的兼容性和配置一致性,尤其在不同 Hypervisor 之間遷移時(shí)。遷移過(guò)程中需要考慮存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)配置等因素,整體流程較為繁瑣

容器可移植性:

容器具有極高的可移植性,可以在任何支持 Docker 的環(huán)境中運(yùn)行,確保在不同開(kāi)發(fā)、測(cè)試、生產(chǎn)環(huán)境中的一致性。使用標(biāo)準(zhǔn)化的容器鏡像,使得應(yīng)用的開(kāi)發(fā)、測(cè)試和部署變得簡(jiǎn)單快捷。

2.5 安全性與隔離

虛擬機(jī)安全性:

每個(gè)虛擬機(jī)有獨(dú)立的操作系統(tǒng),安全性較高;如果一個(gè)虛擬機(jī)遭受攻擊,其他虛擬機(jī)不會(huì)受到影響。然而,Hypervisor 的安全性至關(guān)重要,一旦被攻破,可能導(dǎo)致所有虛擬機(jī)的安全隱患。

容器安全性:

由于共享宿主內(nèi)核,容器的安全性較弱。惡意代碼可能通過(guò)內(nèi)核漏洞影響其他容器。需要在容器設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)實(shí)施嚴(yán)格的安全措施,包括:使用最小權(quán)限原則,限制容器的權(quán)限。使用網(wǎng)絡(luò)策略,限制容器之間的網(wǎng)絡(luò)通信。定期掃描容器鏡像,檢測(cè)已知漏洞。


如何選擇

3.1  適用場(chǎng)景

虛擬機(jī):

適合需要完整操作系統(tǒng)和硬件隔離的企業(yè)級(jí)應(yīng)用,例如傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用、ERP 系統(tǒng)等。在需要跨平臺(tái)支持(如同時(shí)運(yùn)行 Windows 和 Linux 應(yīng)用)時(shí),虛擬機(jī)提供了靈活性。適用于大規(guī)模的生產(chǎn)環(huán)境,尤其是在涉及法規(guī)合規(guī)性和數(shù)據(jù)保護(hù)時(shí)。

容器:

適合現(xiàn)代云原生應(yīng)用,特別是微服務(wù)架構(gòu),能夠快速構(gòu)建、部署和擴(kuò)展。在持續(xù)集成和持續(xù)交付(CI/CD)過(guò)程中,容器能提高開(kāi)發(fā)效率和交付速度。對(duì)于需要快速迭代和頻繁更新的應(yīng)用,容器化是理想選擇。

3.2 需考慮的因素

在選擇容器或虛擬機(jī)時(shí),考慮以下因素:

(1)應(yīng)用需求分析你的應(yīng)用是否需要完整的操作系統(tǒng)環(huán)境。如果應(yīng)用可以在共享環(huán)境中高效運(yùn)行,容器可能更合適。

(2)團(tuán)隊(duì)技能評(píng)估團(tuán)隊(duì)的技術(shù)棧和經(jīng)驗(yàn)。如果團(tuán)隊(duì)在容器化方面有經(jīng)驗(yàn),選擇容器能夠更快實(shí)現(xiàn)價(jià)值;如果團(tuán)隊(duì)熟悉虛擬機(jī)管理,繼續(xù)使用虛擬機(jī)可能更順利。

(3)資源管理考慮資源利用的靈活性。如果希望在高負(fù)載情況下自動(dòng)擴(kuò)展,容器提供更好的動(dòng)態(tài)資源管理能力。

(4)安全性對(duì)安全性要求較高的場(chǎng)合,虛擬機(jī)提供更強(qiáng)的隔離性;如果選擇容器,確保實(shí)施強(qiáng)有力的安全措施。

3.3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

虛擬機(jī):

隨著云計(jì)算的發(fā)展,虛擬機(jī)仍將繼續(xù)在傳統(tǒng)企業(yè)環(huán)境中扮演重要角色,特別是在需要高安全性和穩(wěn)定性的應(yīng)用場(chǎng)合。混合云和多云策略的普及,使得虛擬機(jī)在多個(gè)云平臺(tái)之間的遷移變得更加重要。

容器:

隨著 DevOps 和微服務(wù)的快速發(fā)展,容器化技術(shù)將進(jìn)一步普及。許多企業(yè)正逐步將傳統(tǒng)應(yīng)用遷移到容器環(huán)境。容器編排和服務(wù)網(wǎng)格(如 Istio、Linkerd)的應(yīng)用,使得管理和監(jiān)控容器化應(yīng)用變得更為高效和智能。


結(jié)論 

容器與虛擬機(jī)各自具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和適用場(chǎng)景。理解兩者之間的區(qū)別,可以幫助企業(yè)根據(jù)具體需求、團(tuán)隊(duì)技能和基礎(chǔ)設(shè)施做出明智的技術(shù)選擇。最終的決策應(yīng)結(jié)合應(yīng)用特性、資源管理和安全需求,以實(shí)現(xiàn)最佳的業(yè)務(wù)效益和技術(shù)支持。


該文章在 2024/11/7 10:37:33 編輯過(guò)
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