تقاوت کانتینر با ماشین مجازی – مقایسه کلی + موارد استفاده

«کانتینرایز کردن» یا «کانتینری کردن» (Containerization) امکاناتی چون استقرار سریع، قابل حمل بودن و مقیاس‌پذیری را فراهم می‌کند. «مجازی‌سازی» (Virtualization) منابع مجازی مانند سخت‌افزار، ذخیره‌سازی، شبکه‌ها و سیستم‌ها را ایجاد می‌کند. در ادامه این مطلب به ارائه توضیحات بیشتر در خصوص نقاط اصلی تفاوت کانتینر با ماشین مجازی و موارد استفاده هر کدام پرداخته‌ایم.

Containerization چیست؟

در سال‌های اخیر در دنیای محاسبات کامپیوتری، Containerization توجه و محبوبیت بسیاری را به خود جلب کرده است. «کانتینر» (Container) جایگزینی کوچک‌تر و سریع‌تر برای مجازی‌سازی کاملِ ماشین است. کانتینری کردین، محصور کردن برنامه در محیط عملیاتی جداگانه، همراه با تمام فایل‌ها و کتابخانه‌های مورد نیاز برای اجرا را شامل می‌شود. هر برنامه کانتینری شده می‌تواند فضای کاربری سیستم میزبان را به اشتراک بگذارد، در حالی که همچنان فرآیندهای سیستم، متغیرهای محیطی و کتابخانه‌های خود را به‌طور جداگانه حفظ می‌کند.

کانتینری‌ کردن، مجموعه‌ای از مزایا از جمله استقرار سریع، قابل حمل بودن و مقیاس‌پذیری را در بر دارد. این امکان را به توسعه‌دهندگان می‌دهد تا محیط‌های پیش‌بینی‌پذیری را ایجاد کنند که از دیگر برنامه‌ها جدا شده‌اند، و به این ترتیب خطرِ ناپایداری سیستم یا تداخل بین برنامه‌ها کاهش پیدا می‌کند. همچنین Containerization به ما اجازه می‌دهد نرم‌افزار خود را با تمام وابستگی‌هایش پکیج کنیم، که سپس می‌تواند بر روی هر سیستمی که موتور کانتینر را اجرا می‌کند، بدون توجه به پیکربندی خاص آن، اجرا شود.

علاوه بر این، فناوری کانتینر از معماری مایکروسرویس‌ها پشتیبانی می‌کند، جایی که برنامه‌ها به سرویس‌های کوچک و مستقل تقسیم می‌شوند. این رویکرد اجازه می‌دهد تا استقرار سریع‌تر و قابل اعتمادتر انجام شود و مدیریت مؤثرتر برنامه‌های پیچیده فراهم آید.

• مطلب مرتبط: کانتینر ابری چیست؟ چرا container مهم است؟

مجازی‌سازی چیست؟

مجازی‌سازی فرآیندی است که در آن لایه‌ای انتزاعی بر روی سخت‌افزار ایجاد می‌شود و اجازه می‌دهد یک کامپیوتر به چندین کامپیوتر مجازی تقسیم شود. هر یک از این کامپیوترهای مجازی (که به عنوان «مهمان» شناخته می‌شوند) از بخشی از منابع سخت‌افزاری کامپیوتر اصلی (که به عنوان «میزبان» شناخته می‌شود) استفاده می‌کنند.

نرم‌افزاری که این کار را انجام می‌دهد، هایپروایزر نام دارد. هایپروایزرها بر روی یک سیستم‌عامل میزبان اجرا می‌شوند و امکان اجرای چندین سیستم‌عامل مهمان را بر روی آن فراهم می‌کنند، به طوری که همه‌ی آن‌ها از منابع فیزیکی یکسانی استفاده می‌کنند که توسط سیستم‌عامل میزبان مدیریت می‌شوند. به‌طور خلاصه، این فرآیند به کامپیوتر فیزیکی اجازه می‌دهد تا سیستم‌عامل و برنامه‌ها را از سخت‌افزار جدا کند.

تفاوت کانتینر با ماشین مجازی

از مهم‌ترین موارد تفاوت کانتینر با ماشین مجازی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• «سربار منابع» (Resource Overhead)
• «زمان راه‌اندازی» (Startup Time)
• «انتقال‌پذیری» (Portability)
• «ایزوله‌سازی امنیتی» (Security Isolation)
• «قابلیت ارتقا و مدیریت» (Scalability and Management)

حالا در ادامه پیرامون هر یک از این نقاط تفاوت میان کانتینر و ماشین مجازی توضیحات بیشتری ارائه می‌شود.

مقایسه کانتینر با ماشین مجازی از نظر سربار منابع

در مقایسه کانتینر و مجازی‌سازی از نظر سربار منابع، کانتینر به وضوح برتر است. از آنجا که کانتینرها سیستم‌عامل میزبان را به اشتراک می‌گذارند و نیازی به اجرای یک سیستم‌عامل کامل ندارند، بسیار سبک‌تر بوده و منابع کمتری مصرف می‌کنند. در مقابل، ماشین‌های مجازی هر کدام نیاز به سیستم‌عامل خود دارند، که این امر باعث افزایش سربار منابع می‌شود، به‌ویژه زمانی که تعداد زیادی ماشین مجازی بر روی یک سیستم میزبان اجرا می‌شود.

مقایسه کانتینر با ماشین مجازی به لحاظ زمان راه‌اندازی

به طور کلی، کانتینرها سریع‌تر از ماشین‌های مجازی راه‌اندازی می‌شوند، زیرا نیازی به راه‌اندازی یک سیستم‌عامل کامل ندارند. ماشین‌های مجازی زمان بیشتری برای بوت شدن نیاز دارند. این به معنای انعطاف‌پذیری بیشتر کانتینرها است و می‌توان آن‌ها را در هر زمان لازم متوقف و مجدداً راه‌اندازی کرد، که این ویژگی، «پایداری» (Immutability) را نیز تضمین می‌کند؛ به این معنا که یک منبع پس از استقرار هرگز تغییر نمی‌کند.

تفاوت از نظر انتقال‌پذیری

هم کانتینرها و هم ماشین‌های مجازی درجه بالایی از انتقال‌پذیری را ارائه می‌دهند. با این حال، کانتینرها به دلیل پکیج کردن برنامه و تمام وابستگی‌های آن در یک واحد یکتا، کمی برتری دارند. این واحد می‌تواند بر روی هر سیستمی که پلتفرم کانتینر را پشتیبانی می‌کند، اجرا شود. در حالی که ماشین‌های مجازی نیز دارای انتقال‌پذیری، اما بیشتر به سخت‌افزار زیرین خود وابسته‌اند که این موضوع کار را کمی دشوار می‌کند.

ایزوله‌سازی برای امنیت

از نظر ایزوله‌سازی امنیتی، ماشین‌های مجازی برتری دارند. زیرا هر ماشین مجازی به‌طور کامل از سیستم میزبان و دیگر ماشین‌های مجازی جدا شده است و نقض امنیتی در یک ماشین مجازی معمولاً بر دیگر ماشین‌ها تأثیری ندارد (هرچند امکان نفوذ به هایپروایزر و کنترل تمامی ماشین‌های مجازی در دستگاه وجود دارد). کانتینرها، در حالی که از یکدیگر جدا هستند، همچنان سیستم‌عامل میزبان را به اشتراک می‌گذارند، بنابراین نقض امنیتی در یک کانتینر ممکن است به دیگر کانتینرها نیز سرایت کند.

تفاوت کانتینر با ماشین مجازی به لحاظ قابلیت ارتقا و مدیریت

ماهیت جمع و جور بودن و زمان راه‌اندازی سریع کانتینرها، آن‌ها را به فناوری ایده‌آل برای ارتقای برنامه‌ها به‌طور سریع و کارآمد تبدیل می‌کند. همچنین کانتینرها به خوبی با معماری مایکروسرویس‌ها سازگار هستند، که این امر می‌تواند مدیریت برنامه‌های پیچیده را ساده‌تر کند. ماشین‌های مجازی، در حالی که قابل ارتقا هستند، منابع بیشتری مصرف می‌کنند و زمان بیشتری را برای راه‌اندازی نیاز دارند، که این باعث می‌شود آن‌ها برای مایکروسرویس‌ها و برنامه‌های توزیع‌شده کمتر مناسب باشند.

کاربردهای مجازی‌سازی

در این بخش به شرح برخی از کاربردهای مهم مجازی‌سازی پرداخته‌ایم.

کاربرد مجازی سازی در اپلیکیشن‌های نسخه قدیمی Legacy

در دنیای نرم‌افزار، برنامه‌های قدیمی اغلب به‌عنوان بار اضافی تلقی می‌شوند. این برنامه‌ها با استفاده از فناوری‌های قدیمی ساخته شده‌اند و معمولاً نگهداری یا ارتقاء آن‌ها دشوار است. با این حال، این برنامه‌ها اغلب برای عملیات کسب‌وکار حیاتی هستند و نمی‌توان به سادگی آن‌ها را کنار گذاشت. اینجا است که مجازی‌سازی به کمک ما می‌آید.

مجازی‌سازی امکان اجرای این برنامه‌های قدیمی را بر روی سیستم‌عامل‌های اصلی خود، حتی با ارتقاء سخت‌افزار زیرین فراهم می‌کند. این بدان معنا است که کسب‌وکارها می‌توانند بدون نیاز به ارتقاهای گران‌قیمت و وقت‌گیر به استفاده از این برنامه‌ها ادامه دهند. علاوه بر این، مجازی‌سازی محیط ایزوله‌ای ارائه می‌دهد که در آن از سیستم در برابر آسیب‌پذیری‌های احتمالی این برنامه‌های قدیمی محافظت می‌شود.

کاربرد Virtualization در محیط‌های نیازمند ایزوله‌سازی زیاد

مجازی‌سازی در محیط‌هایی که جداسازی قوی بین برنامه‌ها ضروری است هم عملکرد بسیار خوبی دارد. این ویژگی به‌خصوص در محیط‌های با امنیت بالا بسیار مفید است که نقض امنیتی در یک برنامه نباید بتواند بر دیگر برنامه‌ها تأثیر بگذارد.

برای مثال، در یک مرکز داده که به چندین سازمان خدمت‌رسانی می‌کند، می‌توان از مجازی‌سازی برای ایزوله کردن برنامه‌های متعلق به کاربران مختلف استفاده کرد. حتی اگر برنامه یکی از کاربران به خطر بیفتد، مهاجم نمی‌تواند به برنامه‌های در حال اجرا بر روی ماشین‌های مجازی دیگر دسترسی پیدا کند.

کاربرد مجازی‌سازی در سناریوهای IaaS (زیرساخت به عنوان سرویس)

زیرساخت به‌عنوان سرویس (IaaS) مدل رایانش ابری است که در آن منابعی مانند ماشین‌های مجازی، ذخیره‌سازی و شبکه‌ها به‌عنوان یک سرویس ارائه می‌شوند. مجازی‌سازی فناوری اصلی پشت IaaS به حساب می‌آید. این فناوری به ارائه‌دهندگان سرویس‌های ابری اجازه می‌دهد تا منابع سخت‌افزاری خود را به‌طور کارآمد با اجرای چندین ماشین مجازی بر روی همان سخت‌افزار فیزیکی استفاده کنند.

علاوه بر این، مجازی‌سازی انعطاف‌پذیری لازم را برای مقیاس‌‌بندی منابع بر اساس تقاضا فراهم می‌کند. اگر یک مشتری به منابع بیشتری نیاز داشته باشد، می‌توان به‌سادگی ماشین‌های مجازی بیشتری را برایش اختصاص داد.

کاربردهای کانتینری کردن

حالا در این بخش به کاربردها و موارد استفاده مهم کانتینری کردن و اپلیکیشن‌های کانتینری شده می‌پردازیم.

کاربرد Containerization در معماری مایکروسریس‌ها

یکی از مواردِ استفاده اصلی کانتینرها، در زمینه معماری مایکروسرویس‌ها است. در معماری مایکروسرویس‌ها، یک برنامه به سرویس‌های کوچک و مستقل تقسیم می‌شود و این سرویس‌ها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این روش، دارای مزایای بسیاری از جمله مقیاس‌پذیری (ارتقاپذیری) بهبود یافته و نگهداری آسان‌تر است.

کانتینرها برای مایکروسرویس‌ها بسیار مناسب هستند. آن‌ها محیطی استاندارد را برای هر سرویس فراهم می‌کنند و تضمین می‌کنند که این سرویس‌ها به‌طور مداوم در پلتفرم‌های مختلف اجرا شوند. علاوه بر این، کانتینرها از یکدیگر جدا هستند که مانع از بروز تداخل بین سرویس‌ها یا instanceهای سرویس می‌شود.

کاربرد کانتینر در CI/CD

«توسعه و انتشار مستمر» (Continuous Integration/Continuous Deployment) یا به اختصار CI/CD روشی در توسعه نرم‌افزار است که در آن توسعه‌دهندگان کُدهای خود را به طور مکرر، معمولاً چندین بار در روز، در مخزنی مشترک ادغام می‌کنند. هر ادغام به طور خودکار آزمایش و منتشر می‌شود. این روش به تیم‌ها اجازه می‌دهد تا مشکلات را به سرعت تشخیص داده و برطرف کنند، که در نتیجه منجر به تولید نرم‌افزارهای با کیفیت‌تری می‌شود.

کانتینری کردن نقش مهمی در CI/CD ایفا می‌کند. کانتینرها محیطی ثابت برای آزمایش فراهم می‌کنند و این اطمینان را به‌وجود می‌آورند که آزمایش‌ها قابل اعتماد و قابل تکرار هستند. علاوه بر این، کانتینرها به راحتی می‌توانند به محیط تولید منتقل شوند که این امر باعث می‌شود فرآیند انتشار سریع‌تر و کارآمدتر باشد.

کاربرد Containerization در سناریوها PaaS

«پلتفرم به‌عنوان سرویس» (PaaS) مدل رایانش ابری است که در آن ارائه‌دهنده، پلتفرمی را برای توسعه‌دهندگان فراهم می‌کند تا برنامه‌های خود را بسازند، آزمایش کنند و منتشر کنند. این پلتفرم معمولاً شامل سیستم‌عامل، میان‌افزار و محیط زمان اجرا است.

کانتینری کردن بخشی اساسی از PaaS به حساب می‌آید و این امکان را به ارائه‌دهندگان می‌دهد تا منابع خود را به طور کارآمدی با اجرای چندین کانتینر بر روی یک میزبان استفاده کنند. علاوه بر این، محیطی استاندارد برای توسعه‌دهندگان فراهم می‌کند و کار ساخت و انتشار برنامه‌ها را برای آن‌ها آسان‌تر می‌کند.

مطلب مرتبط: داکر (Docker) چیست؟ هر آنچه که باید درباره داکر بدانید

جمع‌بندی

بحث بین کانتینری کردن و مجازی‌سازی در واقع در مورد این نیست که کدام فناوری بهتر است، بلکه راجع به این است که کدامیک برای یک مورد کاربرد خاص مناسب‌تر است. مجازی‌سازی انتخابی عالی برای اجرای برنامه‌های Legacy، ارائه ایزوله‌سازی قوی و همچنین برای سناریوهای IaaS است. از طرف دیگر، کانتینری کردن برای معماری‌های مایکروسرویس، CI/CD و سناریوهای PaaS ایده‌آل است.

همانطور که به آینده پیش می‌رویم، واضح است که هم کانتینری‌سازی و هم مجازی‌سازی به نقش خود در محیط IT و توسعه نرم‌افزار ادامه خواهند داد. با درک موارد استفاده منحصر به فرد و مزایای آن‌ها، شرکت‌ها می‌توانند تصمیمات آگاهانه‌ای را در این مورد بگیرند که کدام فناوری را انتخاب کنند و چگونه از آن‌ها برای نیازهای خود بهترین استفاده را ببرند.