Container vs. Virtuelle Maschinen: Erklären Sie die Unterschiede [2023]

Fangen Sie gerade erst mit Visualisierungstools an? Oder hacken Sie sich durch die Technologiegespräche über Container und virtuelle Maschinen.

Virtualisierung ist ein Prozess, bei dem einzelne Ressourcen wie RAM, CPU, Netzwerke und Festplatten “virtualisiert” und als mehrere Ressourcen betrachtet werden können. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Container nur Softwareschichten virtualisieren können, die über der Betriebssystemebene liegen. Im Gegensatz dazu können virtuelle Maschinen ganze Maschinen bis hin zu den Hardwareschichten virtualisieren.

Obwohl es einen klaren Unterschied gibt, gibt es eine Reihe von Gemeinsamkeiten zwischen Containern und virtuellen Maschinen, z.B. die Verbesserung der IT-Effizienz, die Portabilität von Anwendungen, die Verbesserung von DevOps und des Softwareentwicklungszyklus (SDLC). Dazu später mehr.

In diesem Beitrag werden Container und virtuelle Maschinen aufgeschlüsselt, die Vorteile beider Systeme erläutert und abschließend darauf hingewiesen, wie Sie das richtige Tool für Ihre Bedürfnisse auswählen. Außerdem wird vorausgesetzt, dass Sie über die notwendigen Kenntnisse über Container und virtuelle Maschinen verfügen. Wenn Sie das nicht haben, ist es trotzdem ein hervorragender Startpunkt.

Geschichte der Virtualisierung

Vor der Verbreitung von Containern waren virtuelle Maschinen die einzige Lösung für die Isolierung von Umgebungen innerhalb einer physischen Infrastruktur. Aber erst 2013 brachte Docker seine erste Containerisierungssoftware heraus.

Und seither haben Sie vielleicht das übergreifende Interesse an Containern und deren Einfluss auf die Cloud Computing-Landschaft bemerkt.

Viele Entwickler haben ein größeres Interesse entwickelt, insbesondere an den Vorteilen der agilen Entwicklung, die Container bieten. Sie sollten jedoch beachten, dass Container und virtuelle Maschinen auf der Optimierung von Ressourcen in der bestehenden physischen Infrastruktur aufbauen.

Wie Virtualisierung funktioniert

Bei der Virtualisierung wird mit Hilfe von Software eine Abstraktionsebene über der Computerhardware geschaffen, die es ermöglicht, die Hardwareelemente, z.B. insbesondere eines Computers, auf mehrere Computer aufzuteilen. Eine solche Software wird Hypervisor genannt.

Ein Hypervisor ermöglicht die gleichzeitige Ausführung verschiedener Betriebssysteme, die sich gemeinsame physische Computerressourcen teilen. Wenn er auf physischen Computern oder Servern in Datenzentren eingesetzt wird, ermöglicht er es physischen Computern, Betriebssysteme und Anwendungen von der Hardware zu trennen. Danach kann er sich selbst in mehrere “virtuelle Maschinen” aufteilen

Was ist ein Container?

Container sind eine leichtgewichtige, agile Methode zur Handhabung der Virtualisierung. Und da sie keine Hypervisoren benötigen, ermöglichen sie eine schnellere Bereitstellung von Ressourcen und eine schnellere Verfügbarkeit neuer Anwendungen.

Sie können Container auch als Softwarepakete betrachten, die Abhängigkeiten enthalten, die für die Ausführung der verwalteten Anwendungssoftware erforderlich sind.

Zu den Abhängigkeiten gehören Systembibliotheken, externe Codepakete (von Drittanbietern) und die Einbeziehung aller anderen Anwendungen auf Betriebssystemebene. Alle Abhängigkeiten, die in einem Container enthalten sind, existieren in Stackebenen, die höher sind als die Betriebssysteme.

Vorteile 👍

1. Iterationsgeschwindigkeit – Container sind leichtgewichtig und enthalten nur High-Level-Software. Sie sind leicht anpassbar und Sie können schnell iterieren. Container bieten außerdem eine schnelle Softwarebereitstellung durch testgesteuerte Entwicklung und Verfügbarkeit der Bereitstellung.
2. Robustes Ökosystem – In den meisten Fällen bieten Container-Laufzeitsysteme ein bereits gehostetes öffentliches Repository mit vorgefertigten Containern. Das Repository enthält verschiedene beliebte Softwareanwendungen wie Datenbank- und Messaging-Systeme, die heruntergeladen und bereitgestellt werden können, was den Zeitaufwand für die Entwicklungsteams verringert.
3. Skalierung – Container werden wegen ihrer Fähigkeit, große Mengen an Arbeitslast und Datenverkehr zu bewältigen, bevorzugt. IT-Experten können Container verwenden, um die Cloud-Infrastruktur ressourceneffizient zu verwalten und bereitzustellen, was eine flexible Nutzung erleichtert.
4. Microservices – Container sind ideal, wenn Sie mehrere Microservices bereitstellen möchten. Bei Microservices handelt es sich um kleinere Komponenten, die Teil Ihrer primären Anwendung oder Software sind. Wenn Sie jeden Microservice als Container verpacken, haben Sie Anspruch auf nahtlose Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung.

Nachteile 👎

1. Gemeinsame Host-Exploits – Da Container ein gemeinsames, unter der Betriebssystemebene liegendes Hardwaresystem nutzen, besteht die Möglichkeit, dass ein Exploit in einem Container ausbricht und sich ausbreitet und die darunter liegende Hardware beeinträchtigt. Auch die Tatsache, dass die meisten Container über öffentliche Repositories mit vorgefertigten Containern verfügen, stellt ein Sicherheitsrisiko dar. Das Risiko wird in den Fällen realisiert, in denen ein kompromittiertes oder ausgenutztes öffentliches Image als Schwachstelle fungiert, die das Risiko von Cybersecurity-Angriffen birgt.
2. Nur ein Betriebssystem – Wenn Sie nur ein einziges Betriebssystem verwenden, können Sie mit Containern auch frühere Versionen verwenden, was eine gute Sache ist. Allerdings sind Container nicht die beste Option, wenn Sie auf verschiedene Betriebssysteme abzielen.

Beliebte Container-Anbieter

Hier sind einige bekannte Container-Anbieter:

1. Docker – Docker ist die weltweit am meisten verbreitete Container-Lösung. Docker Hub ist ein großes Repository für die beliebtesten containerisierten Anwendungen. Sie können Container von Docker Hub herunterladen und eine lokale Docker-Laufzeitumgebung einrichten.
2. Linux Containers (LXC) – Das Linux Containers Projekt steht hinter der Open-Source-Container-Laufzeitumgebung von Linux. LXC isoliert die Prozesse des Betriebssystems voneinander. Wenn Sie sich näher mit Docker beschäftigen, werden Sie feststellen, dass Docker LXC in seiner zugrunde liegenden Architektur verwendet.

Was ist eine virtuelle Maschine?

Virtuelle Maschinen (VMs) hingegen sind große (schwere) Softwarepakete, die eine vollständige Emulation von Low-Level-Hardwaregeräten wie der Zentraleinheit (CPU), Festplatten und Netzwerkgeräten bieten.

VMs ermöglichen es Ihnen, mehrere Maschinen auf verschiedenen Betriebssystemen und dennoch auf einem einzigen Computer zu betreiben. Wie bereits erwähnt, sorgen Hypervisoren dafür, dass VMs mit physischen Computern interagieren. Hypervisoren trennen die VMs voneinander und teilen ihnen Ressourcen wie Speicher und Prozessoren zu.

Vorteile 👍

1. Sicherheit durch vollständige Isolierung – Virtuelle Maschinen arbeiten isoliert als völlig eigenständige Systeme und sind immun gegen Angriffe und Unterbrechungen durch andere virtuelle Maschinen. Wenn ein Angriff auf eine einzelne virtuelle Maschine gestartet wird, wird diese isoliert, so dass es unmöglich ist, benachbarte virtuelle Maschinen zu infizieren.
2. Interaktive Entwicklung – Container sind oft statische Definitionen der erwarteten Abhängigkeiten und Konfigurationen, die für die Ausführung des Containers erforderlich sind. Virtuelle Maschinen sind dynamisch und ermöglichen eine interaktive Entwicklung. Sobald Sie Ihre Hardwareanforderungen festgelegt haben, können Sie die virtuelle Maschine als Bare-Bones-Computer betrachten. Sie können die Software manuell installieren und die virtuelle Maschine verwenden, um den aktuellen Zustand der Konfiguration zu erfassen. Die Snapshots der virtuellen Maschine können als Versionskontrolle verwendet werden und bei Bedarf dazu dienen, die virtuelle Maschine zu einem bestimmten Zeitpunkt wiederherzustellen oder zusätzliche Maschinen mit der gewünschten Konfiguration zu starten.

Nachteile 👎

1. Iterationsgeschwindigkeit – Virtuelle Maschinen sind Full-Stack-Software und benötigen daher Zeit für die Erstellung. Änderungen in einem Snapshot einer virtuellen Maschine können einige Zeit in Anspruch nehmen, um zu iterieren und zu überprüfen, ob sich die jüngsten Updates wie erwartet verhalten.
2. Kosten für Speicherplatz – Da es sich bei VMs wiederum um Full-Stack-Software handelt, erwarten Sie wahrscheinlich, dass sie sehr groß sind. Ja, sie nehmen viel Speicherplatz in Anspruch und wachsen schnell auf Gigabytes an. Das führt dazu, dass der Speicherplatz auf dem Rechner, der die VMs hostet, knapp wird.

Beliebte Anbieter von virtuellen Maschinen

Hier sind einige beliebte Anbieter von virtuellen Maschinen:

1. Virtualbox – Virtualbox ist eine der bekanntesten Plattformen für virtuelle Maschinen. Das Virtualbox-Ökosystem verfügt über zusätzliche Tools für die Entwicklung und Verteilung von Images virtueller Maschinen. Es handelt sich um ein freies und quelloffenes Architektur-Emulationssystem, das Oracle gehört.
2. VMware – VMware basiert auf der Hardware der x86-Architektur und ist ein börsennotiertes Unternehmen. Diese Lösung wird mit einem Hypervisor für die Bereitstellung und Verwaltung virtueller Maschinen geliefert. Sie wird wegen ihrer robusten Benutzeroberfläche (UI) für die Verwaltung virtueller Maschinen und als effizientes Unternehmenstool mit Supportfunktionen bevorzugt.

Container vs. virtuelle Maschinen

Virtuelle Maschinen gibt es zwar schon so lange, aber sie werden für ähnliche Zwecke durch Container ersetzt. Sie haben die Vor- und Nachteile beider Technologiepakete kennengelernt. Hier sind die Hauptunterschiede.

Wie Sie Container und virtuelle Maschinen gleichzeitig nutzen können

Wenn Sie sich gefragt haben, ob es möglich ist, Container und virtuelle Maschinen gleichzeitig zu verwenden, lautet die Antwort: Ja. Allerdings sind die praktischen Anwendungsfälle begrenzt. Sie können eine VM erstellen, um bestimmte Hardwarekonfigurationen zu emulieren und ein Betriebssystem zu installieren.

Sobald Ihre VM das Betriebssystem gebootet hat und voll funktionsfähig ist, verfügen Sie nun über ein emuliertes Rechensystem mit spezifischer Hardware, auf dem Sie Container installieren können.

Ein gutes Beispiel zur Veranschaulichung dieser Konfiguration ist das Experimentieren mit einem System für Chip-Implementierungen. Einige beliebte Methoden für On-Chip-Rechengeräte wie BeagleBone-Entwicklungsboards und Raspberry Pi können als virtuelle Maschinen emuliert werden, um mit funktionsfähigen (laufenden) Containern zu experimentieren, bevor Sie sie auf tatsächlicher Hardware testen.

Ein weiterer Vorteil der Kombination von Containern und virtuellen Maschinen ist die Erhöhung der Sicherheit. So können Sie beispielsweise Container in virtuellen Maschinen bereitstellen. Nehmen Sie ein Beispiel, bei dem zehn Container auf einem Computer bereitgestellt werden, um zu zeigen, wie hilfreich dies ist.

Wenn der Computer kompromittiert wird, besteht die Gefahr, dass auch die zehn Container in Mitleidenschaft gezogen werden. Die Lösung besteht darin, die zehn Container auf zehn virtuelle Maschinen zu verteilen. Wenn eine virtuelle Maschine kompromittiert wird, funktionieren die anderen Teile der Systemanwendung normalerweise noch.

Letzte Worte

Wenn Sie genaue Hardwarespezifikationen für Ihr Projekt haben oder auf einer Hardware entwickeln und dennoch auf eine andere abzielen, wie z.B. Windows vs. MacOS, wäre es am besten, virtuelle Maschinen zu verwenden. In anderen Fällen, in denen die Anforderungen “nur Software” sind, wäre die beste Option die Verwendung von Containern.

In den meisten Fällen werden Ihre Anforderungen durch eine der beiden Möglichkeiten erfüllt. Um die beste Wahl zu treffen, müssen Sie Ihren Ressourcenbedarf und die damit verbundenen Kompromisse verstehen. Die Wahl des richtigen Tools hängt also von Ihrem Projekt ab.

Wenn Sie eine schnelle, effiziente Bereitstellung benötigen, sind Container die beste Wahl. Wenn Ihr Unternehmen ein komplettes Betriebssystem auf Hardware virtualisieren muss, sind VMs die beste Wahl. Und wenn Sie die Sicherheit maximieren wollen, wäre eine Kombination aus beidem am besten, die allerdings mit Kosten verbunden ist.

Und schließlich sind sowohl Container als auch virtuelle Maschinen eine gute Lösung. Allerdings sollten Ihre Spezifikationen der entscheidende Leitfaktor sein. Wenn Sie noch mehr Anleitung und ein tieferes Verständnis benötigen, empfehle ich Ihnen Docker vs. virtuelle Maschine.