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。