Контейнери vs Віртуальні Машини (VМ): Розкриваємо ключові відмінності

Віртуальні машини та контейнери - це абсолютно різні методи розгортання та пакування сервісів. Ізоляція має вирішальне значення, коли у вас є кілька додатків/сервісів на одному сервері, і ми поговоримо про це.

Уявімо собі стандартний сценарій, коли на одному сервері є кілька додатків. Одна програма може споживати частину ресурсів, а інша не працюватиме або працюватиме погано. Для виключення таких ризиків найчастіше використовується практика оренди сервера для кожного додатка. Такий підхід став дійсно неефективним у більшості сценаріїв, тому були винайдені технології ізоляції.

У цій статті ми обговоримо основну різницю між віртуальними машинами та контейнерами, тож якщо ця тема вас зацікавила, просто продовжуйте читати.  

Коротко про віртуалізацію та контейнеризацію

Контейнеризація, як і віртуалізація, функціонують шляхом розподілу апаратних ресурсів за потребою. Це створює ідеальне середовище для декількох сервісів, які можуть одночасно працювати на одному сервері.  Такий підхід значно мінімізує фінансові інвестиції, адже вам не потрібно купувати більше обладнання, коли вам потрібно запустити новий додаток. Білдінг-блоки ідеально підходять для розділення ресурсів і стають дійсно зручними для різних бізнесів.

Підвищення безпеки контейнерів: Сучасні стратегії

• Безпека образів контейнерів. Щоб знизити можливі ризики, рекомендується застосовувати образи з офіційних ресурсів. Крім того, слід регулярно оновлювати їх і проводити моніторинг на предмет наявності вразливостей. Також дуже важливо зменшити розмір образу, це можна зробити за рахунок видалення непотрібних інструментів.
• Контроль доступу. Використання політик IAM та RBAC має вирішальне значення з міркувань безпеки. Всі паролі та ключі повинні зберігатися за допомогою спеціальних рішень.
• Зменшіть кількість можливих атак. Намагайтеся не запускати контейнери від імені користувача root, чим менше дозволів, тим краще. Використовуйте для більшості контейнерів режим «тільки для читання», якщо це можливо. Ще одна чудова рекомендація - використовуйте брандмауери та сегментацію мережі.
• Час роботи контейнера. Важливо відстежувати дивну поведінку контейнера під час виконання. Крім того, застосовуйте кращі механізми ізоляції, щоб запобігти додатковому впливу інших контейнерів.

Огляд віртуальних машин (ВМ)

Віртуальні машини - це емуляція апаратних пристроїв, таких як диски, процесори тощо. Ізоляція віртуальних машин досягається за допомогою процесу розділення апаратного забезпечення та операційної системи. Такий поділ можливий в основному завдяки гіпервізору. Для розуміння роботи гіпервізора необхідно уявити його на програмному рівні та відокремити ресурси для ВМ.

Ми розрізняємо 2 типи гіпервізорів, а саме:

• Bare metal. Особливістю цього типу гіпервізора є те, що він функціонує безпосередньо на апаратному забезпеченні. Оскільки цей метод не потребує операційної системи, він вважається більш безпечним. Основними прикладами «bare metal» гіпервізорів є Hyper-V або RHV.
• Вбудовані. Цей тип гіпервізорів функціонує як програмний додаток. Основними прикладами цього типу вважаються VMware або VM VirtualBox.

Ознайомлення з контейнерами

Контейнери мають схожий принцип ізоляції у порівнянні з віртуалізацією. Основна відмінність між цими двома підходами полягає в тому, що контейнери не потребують спеціальної операційної системи. У цьому методі на базі однієї операційної системи розміщуються всі контейнери. Такий підхід може заощадити більше ресурсів, а користувачі, безумовно, можуть заощадити свої гроші.

Основними рівнями функціонування контейнерів є хостова ОС, середовище виконання контейнерів, а вже потім самі контейнери. Зазвичай середовищем виконання контейнерів є Docker, але є й інші доступні варіанти.

Гарантування безпеки контейнерів

Безпека контейнерів пов'язана з різноманітними методами, які слід використовувати з метою безпеки. Безпека включає в себе не тільки контейнери, але й інфраструктуру, яка пов'язана з процесом. Оскільки динаміка навколишнього середовища зростає, можуть виникнути певні проблеми з безпекою.

Моніторинг основних ризиків повинен бути пов'язаний з різноманітним трафіком між зображеннями та додатками. Ще один важливий факт, про який слід пам'ятати, - це те, що багато контейнерів функціонують на одній і тій же операційній системі, і їх ризики безпеки знаходяться на рівні операційної системи, і через контейнерну ОС також можуть бути здійснені атаки. Тому ідеально було б звести до мінімуму взаємодію між ОС і контейнером.   

Контейнери vs. віртуальні машини: Ключові відмінності

Ізоляція ресурсів пропонується обома методами, однак для реалізації підходів застосовується різна архітектура. Залежно від випадку використання, підходи можуть навіть використовуватися разом. Ось чому так важливо розуміти основні відмінності між ними.

Якщо говорити про основні відмінності, то є невелика різниця в характеристиках продуктивності, розгортанні та оркеструванні тощо.  

Рівні безпеки та ізоляції: Порівняльний аналіз

Високий рівень безпеки та ізоляції однаково представлений в обох підходах, однак, це робиться на різних рівнях.

Давайте почнемо цей важливий аналіз з віртуальних машин. Вразливість до віртуальних атак можлива як для ВМ, так і для інших підходів. Основним плюсом цього сценарію є те, що всі ВМ повністю ізольовані від сусідніх машин, і з цим не виникає жодних проблем. Більшість атак зазвичай здійснюється через гіпервізор, оскільки кіберзловмисники можуть отримати повний контроль над усіма ВМ.

Ізоляція в контейнерах вважається трохи гнучкішою. Наприклад, в Docker існують різні мережеві конфігурації, такі як host, none або bridge network. Розглянемо кожну з них детальніше:

• Хост-мережа. Простір імен є спільним для всіх контейнерів, тому він не такий безпечний для користувачів.
• Bridge мережа. Створюється підмережа з IP-адресами, завдяки чому стає можливою взаємодія між контейнерами.
• None мережа. Ця мережа гарантує повну ізоляцію, оскільки контейнери не знаходяться в мережі.

Загалом, контейнери більш вразливі до ризиків через гнучкий підхід до ізоляції. Для підвищення безпеки ви можете використовувати деякі програми для сканування.  

Масштабованість та управління ресурсами

Використання віртуальних машин є більш ресурсоємним порівняно з контейнерами. В основному, така величезна кількість ресурсів необхідна для функціонування повноцінної ОС лише на одній віртуальній машині. Тому кількість віртуальних машин безпосередньо впливає на необхідні ресурси.

Контейнери потребують менше ресурсів, які важливі для роботи залежностей додатків. На додаток до цього, контейнери Docker відмінно підходять завдяки своїй масштабованості. Ось чому можна збільшувати і зменшувати кількість ресурсів, коли це необхідно.

Як зробити правильний вибір: Контейнери чи віртуальні машини?

Роблячи правильний вибір для свого проекту, ви повинні чітко розуміти, що ці підходи не однакові. ВМ і контейнери були створені для різних вимог, тому ви повинні пам'ятати про це, приймаючи остаточне рішення.  

Варіанти використання контейнерів

• Додатки, які потребують високої масштабованості. Контейнери ідеально підходять для динамічних додатків, які повинні швидко і легко масштабуватися. Коли є така необхідність у масштабуванні, ви можете це зробити.
• Мікросервісні додатки. Тут вибір контейнеризації очевидний, адже окрім масштабованості, вам також потрібна проста взаємодія між сервісами.
• Середовище DevOps. Це ідеальний вибір, якщо вам потрібне ідеальне середовище від розробки до випуску.

Варіанти використання VM

• Стабільні навантаження. Вибір віртуальних машин може бути ідеальним для проектів, які не потребують частого масштабування і є відносно стабільними щодо робочого навантаження.
• Застарілі програми. Такі додатки, як правило, мають складні залежності, і їх буде важко контейнеризувати. Крім того, зазвичай такі додатки функціонують на певній ОС, а з віртуальними машинами це можливо.
• Середовище для гарантування безпеки. Віртуальні машини забезпечують кращу ізоляцію у порівнянні з іншими підходами. Ось чому проекти, які потребують кращої безпеки, отримають вигоду від ВМ.  

Гібридний метод

Деякі користувачі можуть отримати вигоду від того чи іншого підходу в залежності від вимог, але в деяких сценаріях обидві моделі можуть функціонувати для досягнення ідеальних результатів. Коли моделі комбінуються, ви можете отримати кращі характеристики безпеки і універсальне середовище для розгортання додатків. Для комбінованого використання цих моделей існує безліч інструментів, які можуть допомогти в управлінні. Наприклад, ви можете використовувати KubeVirt, RancherVM та інші.

Архітектура такої комбінації включає хостову ОС, KubeVirt/Kubernetes (або інші інструменти), контейнерне середовище виконання і, звичайно, додатки (один може бути в контейнері, а інший в контейнері ВМ). Керування гібридним середовищем є відносно простим при використанні правильних інструментів.  

Підсумки

Вибір між віртуальними машинами та контейнерами є темою великої дискусії про управління та розгортання проектів. Вибір однієї з технологій може зайняти деякий час, оскільки ви повинні взяти до уваги такі фактори, як масштабованість, безпека та інші специфічні вимоги додатків.

Незважаючи на вибір, який ви зробите, вам все одно потрібно буде врахувати деякі рекомендації щодо безпеки та її покращення, наведені вище. Наприклад, користувачі контейнерів повинні контролювати доступ, зменшувати поверхню можливих атак тощо. Такі кроки можуть значно покращити ситуацію з безпекою, якщо ваш додаток вимагає високих стандартів.​

Сподіваємось, ця стаття була корисною, і тепер ви зможете чітко зрозуміти, що краще працює у вашому випадку, або просто краще зрозуміти ці 2 підходи. Підсумовуючи, якщо у вас є високомасштабовані додатки або мікросервісні додатки, то контейнери ідеально вам підійдуть. Віртуальні машини будуть ідеальними для проектів зі стабільним робочим навантаженням або застарілих додатків. Крім того, можна комбінувати ці 2 методи в гібридному підході, яким можна легко керувати для різноманітних додатків.