【Docker&VM】docker容器与虚拟机有什么区别?

各种虚拟机技术开启了云计算时代;而Docker,作为下一代虚拟化技术,正在改变我们开发、测试、部署应用的方式。那虚拟机与Docker究竟有何不同呢?

首先,大家需要明确一点,Docker容器不是虚拟机!

第一次接触Docker的时候,我把它比做一种轻量级的虚拟机。这样做无可厚非,因为Docker最初的成功秘诀,正是它比虚拟机更节省内存,启动更快。Docker不停地给大家宣传,"虚拟机需要数分钟启动,而Docker容器只需要50毫秒"。

然而,Docker容器并非虚拟机!

理解虚拟机

使用虚拟机运行多个相互隔离的应用时,如下图:

从下到上理解上图:

基础设施(Infrastructure)。它可以是你的个人电脑,数据中心的服务器,或者是云主机。

主操作系统(Host Operating System)。你的个人电脑之上,运行的可能是MacOS,Windows或者某个Linux发行版。

虚拟机管理系统(Hypervisor)。利用Hypervisor,可以在主操作系统之上运行多个不同的从操作系统。类型1的Hypervisor有支持MacOS的HyperKit,支持Windows的Hyper-V以及支持Linux的KVM。类型2的Hypervisor有VirtualBox和VMWare。

从操作系统(Guest Operating System)。假设你需要运行3个相互隔离的应用,则需要使用Hypervisor启动3个从操作系统,也就是3个虚拟机。这些虚拟机都非常大,也许有700MB,这就意味着它们将占用2.1GB的磁盘空间。更糟糕的是,它们还会消耗很多CPU和内存。

各种依赖。每一个从操作系统都需要安装许多依赖。如果你的的应用需要连接PostgreSQL的话,则需要安装libpq-dev;如果你使用Ruby的话,应该需要安装gems;如果使用其他编程语言,比如Python或者Node.js,都会需要安装对应的依赖库。

应用。安装依赖之后,就可以在各个从操作系统分别运行应用了,这样各个应用就是相互隔离的。

理解Docker容器

使用Docker容器运行多个相互隔离的应用时,如下图:

主操作系统(Host Operating System)。所有主流的Linux发行版都可以运行Docker。对于MacOS和Windows,也有一些办法"运行"Docker。

Docker守护进程(Docker Daemon)。Docker守护进程取代了Hypervisor,它是运行在操作系统之上的后台进程,负责管理Docker容器。

各种依赖。对于Docker,应用的所有依赖都打包在Docker镜像中,Docker容器是基于Docker镜像创建的。

应用。应用的源代码与它的依赖都打包在Docker镜像中,不同的应用需要不同的Docker镜像。不同的应用运行在不同的Docker容器中,它们是相互隔离的。

对比虚拟机与Docker

Docker守护进程可以直接与主操作系统进行通信,为各个Docker容器分配资源;它还可以将容器与主操作系统隔离,并将各个容器互相隔离。虚拟机启动需要数分钟,而Docker容器可以在数毫秒内启动。由于没有臃肿的从操作系统,Docker可以节省大量的磁盘空间以及其他系统资源。

说了这么多Docker的优势,大家也没有必要完全否定虚拟机技术,因为两者有不同的使用场景。

虚拟机更擅长于彻底隔离整个运行环境。例如,云服务提供商通常采用虚拟机技术隔离不同的用户。

Docker通常用于隔离不同的应用,例如前端,后端以及数据库。

容器使用由Linux内核提供的命名空间,大多数人把命名空间认为是一个上下文或域的授权决定(进程X有权访问资源Y)。

如果容器内的进程扫描文件系统来寻找要窃取的东西,它只能找到容器内明确可见的文件。

如果容器内的进程中想尝试做一些恶意的事情,比如打开端口31337后门服务,它不会有多大好处,因为这个端口实际上不会暴露在容器外的任何地方。容器内部的恶意进程不能访问的任何容器外的其他进程的内存。

有几个方法可以摆脱容器的束缚,但这些通常需要容器的root访问权限。

不要以root运行应用程序,通过简单的几个步骤稳固root访问权限。

容器使用cgroup来提供与虚拟机相同级别的资源使用保护机制。容器和虚拟机都可以获取整个网络链接。

容器运行的是不完整的操作系统(尽管它们可以),虚拟机必须运行完整的。

容器比虚拟机使用更少的闲置资源,它们不运行完整的操作系统。

容器在在云硬件(或虚拟机)中可以被复用,就像虚拟机在裸机上可以被复用。

容器需要毫秒分配,虚拟机需要几分钟。所以,你可以另配、重新平衡、释放以及使用容器比虚拟机的迭代更加迅速。

如果每个容器运行的只有一个服务或者数据库,这是比较容易管理的。而且比较容易监控性能,了解故障的影响,并预测成本。

离目标进程越远,隔离会变得更昂贵。虚拟机是伟大的,它通过抽象来增加并行,服务于多操作系统的使用情况以及业界最好的安全性。但对于隔离,它们相当的昂贵,容器提供的隔离就便宜。

服务器虚拟化vs Docker

服务器好比运输码头:拥有场地和各种设备(服务器硬件资源)

服务器虚拟化好比作码头上的仓库:拥有独立的空间堆放各种货物或集装箱

(仓库之间完全独立,独立的应用系统和操作系统)

Docker比作集装箱:各种货物的打包

(将各种应用程序和他们所依赖的运行环境打包成标准的容器,容器之间隔离)

Docker有着小巧、迁移部署快速、运行高效等特点,但隔离性比服务器虚拟化差:不同的集装箱属于不同的运单(Docker上运行不同的应用实例),相互独立(隔离)。但由同一个库管人员管理(主机操作系统内核),因此通过库管人员可以看到所有集装箱的相关信息(因为共享操作系统内核,因此相关信息会共享)。

服务器虚拟化就好比在码头上(物理主机及虚拟化层),建立了多个独立的“小码头”—仓库(虚拟机)。其拥有完全独立(隔离)的空间,属于不同的客户(虚拟机所有者)。每个仓库有各自的库管人员(当前虚拟机的操作系统内核),无法管理其它仓库。不存在信息共享的情况

因此,我们需要根据不同的应用场景和需求采用不同的方式使用Docker技术或使用服务器虚拟化技术。例如一个典型的Docker应用场景是当主机上的Docker实例属于单一用户的情况下,在保证安全的同时可以充分发挥Docker的技术优势。对于隔离要求较高的环境如混合用户环境,就可以使用服务器虚拟化技术。正则科技提供了丰富的Docker应用实例,满足您的各种应用需求,并且支持在已经安装了自在(Isvara)服务器虚拟化软件的主机上同时使用服务器虚拟化技术和Docker技术提供不同技术场景。

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