В этой статье мы расскажем о двух наиболее широко используемых технологиях управления инфраструктурой IT: контейнеризации и виртуализации. Обе технологии освобождают приложения от IT-устройств, позволяя им работать независимо на разных устройствах с разными ОС. В то же самое время эти подходы к управлению приложениями значительно отличаются друг от друга, имеют свои преимущества и недостатки в различных средах использования. Как же работают эти технологии и каковы будущие тенденции в области контейнеризации и виртуализации в современном мире IT?
Виртуализация – это технология создания виртуальной среды (нескольких изолированных сред) для управления вычислительными ресурсами в рамках одного физического устройства. Эта технология позволяет создавать виртуальную версию ОС, серверов, устройств хранения и сетевых ресурсов, вместо физической версии. Сегодня виртуализация очень распространена среди пользователей ПК в ситуациях, когда необходимо эффективно использовать одновременно несколько ОС и установленные в них программы и приложения. Благодаря изолированной работе сред, создается более эффективная, гибкая и масштабируемая IT-инфраструктура, позволяющая лучше использовать ресурсы и снизить затраты.
Принцип работы виртуализации заключается в выполнении одним физическим компьютером работы нескольких виртуальных компьютеров. Виртуализация работает путем установки программного обеспечения на аппаратное обеспечение компьютера или в операционную систему хоста в рамках технологии виртуальных машин. Виртуальная машина называется гостем, а физический компьютер – хостом. При необходимости вы можете настраивать и обновлять ОС гостей, не затрагивая операционную систему хоста.
Таким образом виртуализация имеет три основных составляющих:
Типы виртуализации различаются в зависимости от работы виртуальной системы, как она реализована и какую функцию выполняет гипервизор.
Ниже приведены типы виртуализации и их описание.
Аппаратная виртуализация – это виртуализация серверов на аппаратном уровне, создание виртуальной машины (ВМ) или среды на основе архитектуры процессора. Эта ВМ действует как настоящий компьютер с операционной системой. Гипервизор абстрагирует аппаратные ресурсы физического сервера, включая центральный процессор (ЦП), память и хранилище, для создания нескольких виртуальных машин, которые могут работать одновременно на одном и том же оборудовании. Данная технология делает возможным использование изолированных гостевых ОС, управляемых гипервизором напрямую.
Виртуальные приватные серверы - эффективная работа по приятной цене. Быстрые NVMe диски, более 30 стран, масштабирование в любой момент.
Программная виртуализация – виртуализация, которая происходит на уровне ядра ОС. В этой форме виртуализации гипервизор устанавливается на хост-систему, создавая виртуальную среду, в которой уже установлена гостевая ОС. По сути, он выполняет функцию посредника между основными и дополнительными операционными системами. То есть основная ОС сначала связывается с гипервизором, который затем передает команды гостевой системе. Только последняя использует необходимые вычислительные ресурсы.
Виртуализация сети – технология создания виртуальных сетей, устройств и сетевых функций. Виртуализация сети объединяет аппаратные и программные сетевые ресурсы в единый программный административный объект – виртуальную сеть. Этот тип виртуализации позволяет создавать виртуальные межсетевые экраны и виртуальные маршрутизаторы, независимо от установленного базового сетевого оборудования.
Виртуализация хранилища – это виртуализация и объединение систем хранения данных. Она представляет собой программное решение, которое объединяет различные аппаратные системы хранения данных для более гибкого управления ими центральной консолью. Такой подход повышает эффективность управления ресурсами хранения и обеспечивает резервное копирование, архивирование и восстановление.
Использование виртуализации, как и любой другой технологии, имеет свои преимущества и недостатки.
|
Плюсы |
Минусы |
|
|
Внедрение виртуализации для организации и обеспечения экономической эффективности, повышение гибкости и оптимизации использования оборудования имеет огромное преимущество. Тем не менее важно уметь создавать безопасную, хорошо управляемую виртуальную среду и знать, как справиться с возникшими препятствиями.
Использование виртуализации часто связано с выполнением параллельных и резервных задач в бизнесе и не только. Благодаря своим основным преимуществам: гибкости, эффективности и масштабируемости, технология виртуализации приобрела популярность и широкий спектр использования.
Ниже приведены некоторые возможности и варианты использования виртуализации.
Виртуализация позволяет одновременно работать с нескольким ОС на одной физической машине.
Виртуализация позволяет организациям объединить несколько физических серверов в виртуальные машины (ВМ), работающие на одном физическом сервере, снижая требования к оборудованию. Такая консолидация помогает оптимизировать ресурсы, масштабировать и экономить средства.
Виртуализация играет решающую роль в обеспечении непрерывности бизнеса, сокращая время простоя, и стратегии упрощенного аварийного восстановления (BCDR, Business continuity disaster recovery). В случае сбоя виртуальные машины можно быстро восстановить или активировать на площадке аварийного восстановления, гарантируя продолжение бизнес-операций с минимальными перерывами. Виртуальные среды можно реплицировать и создавать резервные копии в удаленных хранилищах более эффективно, чем на физических серверах.
Наиболее известными способами виртуализации являются VirtualBox, Windows Virtual PC.
Контейнеризация – технология развертывания приложения со всеми его зависимостями (дополнительными программными компонентами) в изолированных средах (контейнерах). В контейнерах содержится все необходимое для работы приложения: от кода и системных служб, до библиотеки и настроек.
Контейнер работает на ядре хостовой ОС и обеспечивают полную изоляцию приложений, для их запуска в различных средах.
Технология контейнеризации имеет 3 основных этапа:
Основными компонентами контейнеризации являются:
Инструменты: Kubernetes, Docker Swarm и Apache Mesos — популярные инструменты оркестрации, причем наиболее широко распространенным является Kubernetes.
Механизм контейнеризации обладает определенными плюсами и минусами:
|
Плюсы |
Минусы |
|
Контейнеры используются для запуска только одного приложения в каждом контейнере. Для запуска нескольких приложений необходимо создавать несколько контейнеров. Это увеличивает количество ресурсов для обслуживания и сложность управления большим количеством контейнеров. |
Любая технология имеет определенные преимущества, и недостатки. Согласно экспертному мнению нашего DevOps, Anton Murashko, Kubernetes помогает бороться с недостатками контейнеризации и решает следующие «хорошо известные» задачи, связанные с управлением ресурсов, доступностью и сетевыми ограничениями. С K8s у вас есть множество стратегий обновления, которые позволяют обновлять и тестировать новые версии приложений без простоев.
Контейнеризация сегодня является ключевой технологией в наборе инструментов DevOps. Она производится при помощи таких широко используемых механизмов, как Docker Hub, Google Container Registry и Amazon Elastic Container Registry (ECR). Несмотря на минусы и риски, эта технология предлагает эффективный и гибкий способ разработки и является бесценным ресурсом в развертывании и масштабировании приложений.
Технология контейнеризации быстро завоевала популярность благодаря своим возможностям и преимуществам в использовании.
Вот некоторые ключевые варианты использования, когда контейнеризация играет решающую роль в современных IT-средах:
Контейнеризация и виртуализация – это две совершенно разные технологии с разными подходами к организации и управлению приложениями и инфраструктурой в IT-среде. Поэтому при выборе между этими технологиями для конкретного варианта использования необходимо учитывать такие факторы, как преимущества и недостатки каждой из них, а так же область применения.
Ниже рассмотрены ключевые различия между этими двумя методами:
|
Факторы |
Контейнеризация |
Виртуализация |
|
Архитектура |
Контейнеризация часто подходит для архитектур микросервисов из-за ее масштабируемости и модульности. |
Виртуализация может быть более подходящей для монолитных приложений, требующих полной изоляции. |
|
Безопасность и изоляция |
Контейнеры обеспечивают более легковесную изоляцию приложений, но могут быть менее безопасными, так как они используют общее ядро ОС. |
Виртуальные машины предоставляют более полную изоляцию, поскольку каждая машина имеет свою собственную ОС, что повышает уровень безопасности. |
|
Ресурсная эффективность |
Контейнеры более ресурсоэффективны, так как они используют общие ресурсы хост-системы, что позволяет запускать больше контейнеров на том же оборудовании. |
Виртуальные машины требуют больше ресурсов, так как каждая машина имеет собственную ОС и виртуальное аппаратное обеспечение. |
|
Масштабируемость |
Контейнеры обеспечивают высокую масштабируемость и портативность. Они легко масштабируются и могут быть запущены практически в любой среде, где есть поддержка контейнеров. |
Виртуальные машины могут быть менее портативными и масштабируемыми из-за их более тяжеловесной природы и необходимости эмулировать аппаратное обеспечение. |
|
Затраты на производительность |
Контейнеры имеют меньшие накладные расходы на производительность по сравнению с виртуализацией, так как они используют общее ядро ОС хоста. |
Виртуальные машины требуют дополнительных ресурсов для эмуляции аппаратного обеспечения, что может привести к более высоким накладным расходам на производительность. |
Резюмируя использование этих технологий, складывается следующая картина.
Виртуализация – универсальная и эффективная технология использования IT-ресурсов, обеспечивающая решения широкого спектра задач – от управления инфраструктурой до аварийного восстановления. Это бесценная технология, помогающая консолидировать серверы, оптимизировать инфраструктуру и предоставлять гибкие, масштабируемые среды для разработки и тестирования. Контейнеризация стала незаменимой технологией в наборе инструментов DevOps, которая изменила способы разработки, развертывания и управления приложениями, предлагая такие преимущества, как масштабируемость, гибкость и эффективность.
Виртуализация и контейнеризация имеют разные подходы к управлению приложениями и абстракции ресурсов в целом, и при выборе технологии важно учитывать конкретные факторы, цели и требования использования.
Очевидно, что эти современные технологии – шаг в будущее для пользователей и предприятий, стремящихся улучшить свои IT-операции и повысить устойчивость.