ИТ База знаний
Полезно
— Онлайн генератор устойчивых паролей
— Онлайн калькулятор подсетей
— Руководство администратора FreePBX на русском языке
— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке
— Руководство администратора по Linux/Unix
Навигация
Серверные решения
Телефония
FreePBX и Asterisk
Настройка программных телефонов
Корпоративные сети
Протоколы и стандарты
Чем Docker отличается от виртуальной машины?
Базовый вопрос любого девопсера
Когда дело доходит до облачной инфраструктуры, виртуальная машина является стандартом перехода по многим своим преимуществам. Однако, что делать, если у вас была альтернатива виртуальной машине, которая была бы более легкой, экономичной и масштабируемой? Это именно то, чем является Docker.
Онлайн курс по Linux
Мы собрали концентрат самых востребованных знаний, которые позволят тебе начать карьеру администратора Linux, расширить текущие знания и сделать уверенный шаг к DevOps
Что такое виртуальная машина?
Что такое Docker?
Docker против виртуальной машины
Теперь поговорим о существенных различиях между докерными контейнерами и виртуальными машинами. Что ж, существенными различиями являются их поддержка операционной системы, безопасность, мобильность и производительность.
Итак, давайте обсудим каждый из этих терминов.
Поддержка операционной системы
Поддержка операционной системы виртуальной машины и контейнера Docker сильно отличается. На изображении выше вы можете видеть, что каждая виртуальная машина имеет свою гостевую операционную систему над основной операционной системой, что делает виртуальные машины тяжелыми. С другой стороны, контейнеры Docker используют общую операционную систему хоста, и поэтому они легковесны.
Совместное использование операционной системы хоста между контейнерами делает их очень легкими и помогает им загружаться всего за несколько секунд. Следовательно, накладные расходы на управление контейнерной системой очень низкие по сравнению с виртуальными машинами.
Docker контейнеры подходят для ситуаций, когда вы хотите запустить несколько приложений в одном ядре операционной системы. Но если у вас есть приложения или серверы, которые должны работать в разных версиях операционной системы, тогда требуются виртуальные машины.
Безопасность
Виртуальная машина не имеет общей операционной системы, и в ядре хоста существует сильная изоляция. Следовательно, они более безопасны по сравнению с контейнерами. Контейнер имеет много угроз безопасности и уязвимостей, поскольку контейнеры имеют общее ядро хоста.
Кроме того, поскольку ресурсы докера являются общими и не имеют пространства имен, злоумышленник может использовать все контейнеры в кластере, если он получает доступ даже к одному контейнеру. В виртуальной машине вы не получаете прямого доступа к ресурсам, а гипервизор предназначен для ограничения использования ресурсов в виртуальной машине.
Портативность
Контейнеры Docker легко переносимы, поскольку у них нет отдельных операционных систем. Контейнер может быть перенесен на другую ОС, и он может запуститься немедленно. С другой стороны, виртуальные машины имеют отдельную ОС, поэтому портирование виртуальной машины затруднено по сравнению с контейнерами, а также требуется много времени для портирования виртуальной машины из-за ее размера.
Для целей разработки, где приложения должны разрабатываться и тестироваться на разных платформах, контейнеры Docker являются идеальным выбором.
Производительность
Сравнение виртуальных машин и контейнеров Docker было бы несправедливым, поскольку они оба используются для разных целей. Но легкая архитектура Docker и его менее ресурсоемкая функция делают его лучшим выбором, чем виртуальная машина. В результате контейнеры могут запускаться очень быстро по сравнению с виртуальными машинами, а использование ресурсов варьируется в зависимости от нагрузки или трафика в нем.
В отличие от виртуальных машин, нет необходимости постоянно выделять ресурсы для контейнеров. Масштабирование и дублирование контейнеров также является простой задачей по сравнению с виртуальными машинами, поскольку в них нет необходимости устанавливать операционную систему.
Вывод
Вот таблица, которая показывает различия между виртуальной машиной и контейнером Docker.
| Виртуальная машина | Docker контейнер |
|---|---|
| Изоляция процесса на аппаратном уровне | Изоляция процесса на уровне ОС |
| Каждая виртуальная машина имеет отдельную ОС | Каждый контейнер может совместно использовать ОС |
| Загружается в считанные минуты | Загружается в считанные секунды |
| Виртуальные машины занимают несколько ГБ | Контейнеры легкие (КБ / МБ) |
| Готовые виртуальные машины трудно найти | Готовые док-контейнеры легко доступны |
| Виртуальные машины могут легко перейти на новый хост | Контейнеры уничтожаются и воссоздаются, а не перемещаются |
| Создание ВМ занимает относительно больше времени | Контейнеры могут быть созданы в считанные секунды |
| Больше использования ресурса | Меньшее использование ресурсов |
Онлайн курс по Linux
Мы собрали концентрат самых востребованных знаний, которые позволят тебе начать карьеру администратора Linux, расширить текущие знания и сделать уверенный шаг к DevOps
🐳 Docker или виртуальные машины – понимание различий
Один из часто задаваемых вопросов о Docker – чем он отличается от виртуальной машины.
Когда речь заходит об облачной инфраструктуре, виртуальная машина является стандартом перехода по многим своим преимуществам.
Однако что делать, если у вас была альтернатива виртуальной машине, которая была бы более легкой, экономичной и масштабируемой?
Это именно и есть Docker.
Docker – это контейнерная технология, позволяющая разрабатывать распределенные приложения.
В этой статье я объясню разницу между виртуальными машинами и контейнерами Docker.
Что такое виртуальная машина?
Виртуальная машина – это система, которая действует точно так же, как компьютер.
Проще говоря, это позволяет запускать на аппаратном уровне то, что выглядит на многих отдельных компьютерах, то есть на одном компьютере.
Каждая виртуальная машина требует своей операционной системы, а затем оборудование виртуализируется.
Что такое Docker?
Docker – это инструмент, который использует контейнеры для упрощения создания, развертывания и запуска приложений.
Он связывает приложение и его зависимости внутри контейнера.
Docker или ВМ
Теперь я расскажу вам о существенных различиях между контейнерами Docker и виртуальными машинами.
Что ж, существенные различия заключаются в их поддержке операционной системы, безопасности, переносимости и производительности.
Итак, давайте обсудим каждый из этих терминов один за другим.
Поддержка операционной системы
Поддержка операционной системы Виртуальной машины и контейнера Docker сильно отличается.
На изображении выше вы можете видеть, что каждая виртуальная машина имеет свою гостевую операционную систему над основной операционной системой, что делает виртуальные машины тяжелыми.
С другой стороны, контейнеры Docker используют общую операционную систему хоста, и поэтому они легковесны.
Совместное использование операционной системы хоста между контейнерами делает их очень легкими и помогает им загружаться всего за несколько секунд.
Следовательно, накладные расходы на управление контейнерной системой очень низкие по сравнению с виртуальными машинами.
Docker контейнеры подходят для ситуаций, когда вы хотите запускать несколько приложений в одном ядре операционной системы.
Но если у вас есть приложения или серверы, которые должны работать в разных версиях операционной системы, тогда требуются виртуальные машины.
Безопасность
Виртуальная машина не имеет общей операционной системы, и в ядре хоста существует сильная изоляция.
Следовательно, они более безопасны по сравнению с контейнерами.
Контейнер имеет много угроз безопасности и уязвимостей, так как контейнеры используют общее ядро хоста.
Кроме того, поскольку ресурсы Docker являются общими и не имеют пространства имен, злоумышленник может использовать все контейнеры в кластере, если он / она получает доступ даже к одному контейнеру.
В виртуальной машине вы не получаете прямого доступа к ресурсам, а гипервизор предназначен для ограничения использования ресурсов в виртуальной машине.
Портативность
Контейнеры Docker легко переносимы, поскольку у них нет отдельных операционных систем.
Контейнер может быть перенесен на другую ОС, и он может запуститься немедленно.
С другой стороны, виртуальные машины имеют отдельную ОС, поэтому перенос виртуальной машины затруднен по сравнению с контейнерами, а также требуется много времени для портирования виртуальной машины из-за ее размера.
Для целей разработки, где приложения должны разрабатываться и тестироваться на разных платформах, контейнеры Docker являются идеальным выбором.
Представление
Сравнение виртуальных машин и контейнеров Docker было бы несправедливым, поскольку они оба используются для разных целей.
Но легкая архитектура Docker и его менее ресурсоемкая функция делают его лучшим в этом противостоянии, нежели виртуальная машина.
В результате контейнеры могут запускаться очень быстро по сравнению с виртуальными машинами, а использование ресурсов варьируется в зависимости от нагрузки или трафика.
В отличие от виртуальных машин, нет необходимости постоянно выделять ресурсы для контейнеров.
Масштабирование и дублирование контейнеров также является простой задачей по сравнению с виртуальными машинами, поскольку в них нет необходимости устанавливать операционную систему.
Заключение
Вот таблица, которая резюмирует различия между виртуальной машиной и контейнером Docker.
VM или Docker?
Как понять, что вам нужен Docker, а не VM? Давайте попытаемся разобраться в основных отличиях изоляции виртуальных машин (VM) и Docker-контейнеров, могут ли они быть взаимозаменяемы и как мы можем их использовать.
Так в чём же отличие Docker-контейнеров от VM?
Виртуальная машина (VM) — это виртуальный компьютер со всеми виртуальными устройствами и виртуальным жёстким диском, на который и устанавливается новая независимая ОС (гостевая ОС) вместе с виртуальными драйверами устройств, управлением памятью и другими компонентами. Т. е. мы получаем абстракцию физического оборудования, позволяющую запускать на одном компьютере множество виртуальных компьютеров. Виртуальное оборудование отображается в свойствах системы, а установленные приложения взаимодействуют с ним как с настоящим. При этом сама виртуальная машина полностью изолирована от реального компьютера, хотя и может иметь доступ к его диску и периферийным устройствам.
Установленная VM может по-разному занимать место на диске компьютера:
При использовании VM появляются дополнительные расходы на эмуляцию виртуального оборудования и запуск гостевой ОС, поддержка и администрирование необходимого окружения для работы вашего приложения. Также при разворачивании большого количества виртуальных машин на сервере объем занимаемого ими места на жёстком диске будет только расти, т.к. для каждой VM требуется место, как минимум, для гостевой ОС и драйверов для виртуальных устройств.
Docker — это ПО для создания приложений на основе контейнеров. Контейнеры и виртуальные машины решают одну задачу, но делают это по-разному. Контейнеры занимают меньше места, т.к. переиспользуют большее количество общих ресурсов хост-системы чем VM, т.к. в отличие от VM, обеспечивает виртуализацию на уровне ОС, а не аппаратного обеспечение. Такой подход обеспечивает меньший объем занимаемого места на жёстком диске, быстрое развертывание и более простое масштабирование.
Docker-контейнер даёт более эффективный механизм инкапсуляции приложений, обеспечивая необходимые интерфейсы хост-системы. Данная возможность позволяет контейнерам разделить ядро системы, где каждый из контейнеров работает как отдельный процесс основной ОС, у которого есть своё собственное виртуальное адресное пространство, таким образом данные, принадлежащие разным областям памяти, не могут быть изменены.
Docker наиболее распространенная технология использования контейнеров в работе приложения. Он стал стандартом в этой области, строясь на основе cgroups и пространстве имён, которые обеспечивает ядро Linux. Нативной ОС для Docker является Linux, поэтому запуск Docker-контейнеров на Windows будет происходить внутри виртуальной машины с ОС Linux.
Из чего создаётся контейнер?
Образ — основной элемент, из которого создаются контейнеры. Образ создаётся из Dockerfile, добавленного в проект и представляет собой набор файловых систем (слоёв) наслоённых друг на друга и сгруппированных вместе, доступных только для чтения; максимальное число слоёв равно 127.
В основе каждого образа находится базовый образ, который указывается командой FROM — входная точка при формировании образа Dockerfile. Каждый слой является readonly-слоем и представлен одной командой, модифицирующей файловую систему, записанной в Dockerfile. Данный подход позволяют разным файлам и директориям из разных файловых слоёв прозрачно накладываться, создавая каскадно-объединённую файловую систему. Слои содержат метаданные, позволяющие сохранять сопутствующую информацию о каждом слое во время выполнения и сборки. Каждый слой содержит ссылку на следующий слой, если слой не имеет ссылки, значит это самый верхний слой в образе.
Начиная с версии Docker EE 17.06.02-ee5 и в Docker Engine — Community используется Overlay2 или Overlay, в более ранних версиях используется AuFS (Advanced multi layered Union file system).
Контейнер — как это работает?
Контейнер — это абстракция на уровне приложения, объединяющая код и зависимости. Контейнеры всегда создаются из образов, добавляя доступный для записи верхний слой и инициализирует различные параметры. Т. к. контейнер имеет свой собственный слой для записи и все изменения сохраняются в этом слое, несколько контейнеров могут совместно использовать доступ к одному и тому же образу. Каждый контейнер можно настроить через файл в проекте docker-compose.yml, задавая различные параметры, такие как имя контейнера, порты, идентификаторы, зависимости между другими контейнерами. Если в настройках не задавать имя контейнера, то Docker каждый раз будет создавать новый контейнер, присваивая ему имя случайным образом.
Когда контейнер запускается из образа, Docker монтирует файловую систему для чтения и записи поверх любых слоев ниже. Именно здесь будут выполняться все процессы. При первом запуске контейнера начальный слой чтения-записи пуст. Когда происходят изменения, они применяются к этому слою; например, если вы хотите изменить файл, этот файл будет скопирован из нижнего слоя только для чтения в слой для чтения и записи. Версия файла, доступная только для чтения, все еще будет существовать, но теперь она скрыта под копией.
Как работает каскадно-объединённая файловая система?
Каскадно-объединённая файловая система (ФС) реализует механизм копирования при записи (Copy-On-Write, COW). Рабочей единицей является слой, каждый слой следует рассматривать как отдельную полноценную файловую систему с иерархией директорий от самого корня. Данный подход использует объединенное монтирование файловых систем, позволяя, прозрачно для пользователя, объединять файлы и каталоги различных файловых систем (называемых ветвями) в единую связанную файловую систему. Содержимое каталогов с одинаковыми путями будет отображаться вместе в одном объединенном каталоге (в едином пространстве имён) полученной файловой системы.
Объединение слоёв происходит по следующим принципам:
Вывод
При необходимости виртуализации системы с гарантированно выделенными ресурсами и виртуальным аппаратным обеспечение, стоит выбрать VM. Что даёт использование VM:
Если вы хотите изолировать работающие приложения как отдельные процессы, вам подойдёт Docker. Что даёт использование Docker:
Docker. Зачем и как
Есть множество прекрасных публикаций для тех, кто уже пользуется docker-ом. Есть хорошие статьи для тех, кто хочет этому научиться. Я пишу для тех, кто не только не знает, что такое docker, но и не уверен стоит ли ему это знать.
Я сознательно опускаю некоторые технические подробности, а кое где допускаю упрощения. Если вы увидите, что docker – то, что вам нужно, вы легко найдете более полную и точную информацию в других статьях.
Начну я с описания нескольких типичных проблем.
Проблемы
Первая проблема — как передать продукт клиенту.
Предположим у вас есть серверный проект, который вы закончили и теперь его необходимо передать пользователю. Вы готовите много разных файликов, скриптов и пишите инструкцию по установке. А потом тратите уйму времени на решения проблем клиента вроде: «у меня ничего не работает», «ваш скрипт упал на середине — что теперь делать», «я перепутал порядок шагов в инструкции и теперь не могу идти дальше» и т. п.
Всё усугубляется если продукт тиражируемый и вместо одного клиента у вас сотни или тысячи покупателей. И становится еще сложнее, если вспомнить о необходимости установки новых версий продукта.
Вторая проблема — тиражируемость. Пусть вам нужно поднять 5 (или 50) почти одинаковых серверов. Делать это вручную долго, дорого и подвержено ошибкам.
Наконец, третья проблема — переиспользуемость. Предположим у вас есть отдел, который делает браузерные игры. Предположим, что их у вас уже несколько. И все они используют один и тот же технологический стэк (например — java-tomcat-nginx-postgre). Но при этом, чтобы поставить новую игру вы вынуждены заново подготавливать на новом сервере почти одинаковую конфигурацию. Вы не можете просто так взять и сказать — «хочу сервер, как в игре странники но только с другим веб архивом»
Обычные решения
Как обычно решаются эти проблемы.
Установочный скрипт
Первый подход я уже упомянул — вы можете написать скрипт, который установит всё, что вам нужно и запускать его на всех нужных серверах. ( Скрипт может быть как простым sh файлом, так и чем-то сложным, созданным с использованием специальных инструментов).
Недостатки этого подхода — хрупкость и неустойчивость к ошибкам. Как бы хорошо не был написан скрипт, рано или поздно на какой-то машине он упадёт. И после этого падения машина фактически окажется «испорченной» — просто так «откатить» те действия, которые скрипт успел выполнить, у вашего клиента не получится.
Облачные сервисы
Второй подход — использование облачных сервисов. Вы вручную устанавливаете на виртуальный сервер всё, что вам нужно. Затем делаете его image. И далее клонируете его столько раз, сколько вам надо.
Недостатка здесь два. Во-первых, vendor-lock-in. Вы не можете запускать свое решение вне выбранного облака, что не всегда удобно и может привести к потерям несогласных с этим выбором клиентов. Во-вторых, облака медленны. Виртуальные (и даже «bare-metal») сервера предоставляемые облаками на сегодняшний день сильно уступают по производительности dedicated серверам.
Виртуальные машины
Третий подход — использование виртуальных машин. Здесь тоже есть недостатки:
Размер — не всегда удобно качать образ виртуальной машины, который может быть довольно большим. При этом, любое изменение внутри образа виртуальной машины требует скачать весь образ заново.
Сложное управление совместным использованием серверных ресурсов — не все виртуальные машины вообще поддерживают совместное использование памяти или CPU. Те что поддерживают, требуют тонкой настройки.
Подход докера — контейнеризация
И вот тут появляется docker, в котором
Как работает docker
Создание образа
Сначала создается docker image (или образ). Он создается при помощи скрипта, который вы для этого пишете.
Образы наследуются и, обычно, для создания своего первого образа мы берём готовый образ и наследуемся от него.
Чаще всего мы берем образ в котором содержится та или иная версия linux. Скрипт тогда начинается как-то так:
Кроме этого, мы можем копировать в наш образ любые локальные файлы при помощи директивы COPY.
Докер поддерживает гораздо больше различных директив. Например, директива USER roman говорит докеру что все следующие директивы нужно выполнять из под пользователя roman. А директива ENTRYPOINT [“/opt/tomcat/catalina.sh”] задает исполняемый файл, который будет запускаться при старте.
Я не буду перечислять все остальные директивы — в этом нет смысла. Здесь главное — принцип: вы создаёте вот такой скрипт, называете его Dockerfile и запускаете команду docker build, docker выполняет скрипт и создает image.
Если в процессе возникают какие-то ошибки, докер о них сообщает и вы их исправляете. То есть исправление скрипта происходит на этапе создания image. На этапе установки скрипт уже не используется.
Создание контейнера
Когда у вас уже есть docker image вы можете создать из него контейнер на любом физическом сервере, где установлен докер. Если image – это тиражируемый образ некоторой «машины», то container это уже сама «машина», которую можно запускать и останавливать.
Важный момент — при создании контейнера из image, его можно параметризовать. Вы можете передавать докеру переменные окружения, которые он использует при создании контейнера из image. Так вы сможете создавать немного разные машины из одного образа. Например, передать образу web-сервера его доменное имя.
Хорошей практикой в докере считается «упаковка» в один контейнер ровно одного постоянно работающего серверного процесса. Как я уже упоминал, этот процесс работает на уровне физического сервера и честно регулируется установленной там операционной системой. Поэтому, в отличие от виртуальных машин, контейнеры докера не требуют специального управления памятью и процессорами. Использование ресурсов становится простым и эффективным.
Union filesystem
Ок — память и процессор используется эффективно. А как насчёт файловой системы? Ведь если у каждого контейнера докера своя собственная копия операционной системы, то мы получим ту же проблему, что и с виртуальными машинами — тяжеловесные образы, которые содержат одно и тоже.
На самом деле в докере это не так. Если вы используете 100500 контейнеров, основанных на одном и том же образе операционной системы, то файлы этой системы будут скачаны докером ровно один раз. Это достигается за счёт использования докером union file system.
Union file system состоит из слоёв (layers). Слои как бы наложены друг на друга. Некоторые слои защищены от записи. Например, все наши контейнеры используют общие защищенные от записи слои, в которых находятся неизменяемые файлы операционной системы.
Для изменяемых файлов каждый из контейнеров будет иметь собственный слой. Естественно, докер использует такой подход не только для операционной системы, но и для любых общих частей контейнеров, которые были созданы на основе общих «предков» их образов.
Container registry
Получается, что docker image состоит из слоёв. И хорошо было бы уметь скачивать на наш сервер только те слои, которых на нём пока нет. Иначе для установки 100 контейнеров, основанных на Ubuntu мы скачаем Ubuntu внутри их образов 100 раз. Зачем?
Хорошая новость в том, что докер решает эту проблему. Докер предоставляет специальный сервис, называемый docker registry. Docker registry предназначен для хранения и дистрибуции готовых образов. Собрав новый образ (или новую версию образа) вы можете закачать его в docker registry. Соответственно, потом его можно скачать оттуда на любой сервер. Главная фишка здесь в том, что физически качаться будут только те слои, которые нужны.
Например, если вы создали новую версию образа, в котором поменяли несколько файлов, то в registry будут отправлены только слои, содержащие эти файлы.
Аналогично, если сервер качает из registry какой-то образ, скачаны будут только слои, отсутствующие на сервере.
Docker registry существует и как общедоступный сервис и как open source проект, доступный для скачивания и установки на собственной инфрастуктуре.
Использование контейнеров
Созданные контейнеры можно запускать, останавливать, проверять их статус и т д. При создании контейнера можно дополнительно передать докеру некоторые параметры. Например, попросить докер автоматически рестартовать контейнер, если тот упадёт.
Взаимодействие между контейнерами
Если контейнеров на сервере несколько, управлять ими вручную становится проблематично. Для этого есть технология docker compose. Она существует поверх докера и просто позволяет управлять контейнерами на основе единого конфигурационного файла, в котором описаны контейнеры, их параметры и их взаимосвязи (например контейнер A имеет право соединяться с портом 5432 контейнера B)
Выводы
Таким образом докер очень хорошо подходит для решения перечисленных выше задач: