آنچه در این مقاله می‌خوانید
کسب‌وکارها در گذر زمان زیرساخت‌های خود را از سرورهای فیزیکی به فناوری‌های کارآمدتری مانند مجازی‌سازی و کانتینرسازی منتقل کرده‌اند تا توسعه نرم‌افزار را تسریع کنند. مجازی‌سازی و کانتینرسازی با ارائه مقیاس‌پذیری و بهینه‌سازی هزینه، مدیریت برنامه‌ها را متحول کرده‌اند.
در این مقاله فناوری‌های گفته‌شده را با یکدیگر مقایسه می‌کنیم، تفاوت‌های کلیدی بین این دو را توضیح می‌دهیم و به مزایا و معایب هرکدام می‌پردازیم.
تفاوت‌های مجازی‌سازی و کانتینرسازی
مجازی‌سازی به شما این امکان را می‌دهد که از منابع سخت‌افزاری زیربنایی با استفاده از لایه‌ای انتزاعی به‌نام هایپروایزر (Hypervisor)، ماشین مجازی (Virtual machine) به‌وجود بیاورید. هم‌چنین می‌توانید چندین ماشین مجازی را روی فقط یک ماشین فیزیکی راه‌اندازی کنید که هرکدام از آن‌ها سیستم‌عامل متفاوتی را اجرا کنند. ماشین‌های مجازی منابع مشترکی که روی آن‌ها اجرا می‌شوند را مانند حافظه و پردازنده‌ها با سیستم میزبان به اشتراک می‌گذارند.
کانتینرسازی شکلی دیگری از مجازی‌سازی است که در آن برنامه‌ای همراه با کد، آرشیو و … داخل مؤلفه‌ای به‌نام کانتینر قرار می‌گیرد. کانتینرها واحد سبک و حمل‌پذیری هستند که دائم بر هر پلتفرم رایانشی اجرا می‌شوند. کانتینر از نظر منبع نسبت به ماشین مجازی کارآمدتر و مقیاس‌پذیرتر است و هسته سیستم‌عامل (OS kernel) یکسانی را برخلاف ماشین مجازی با میزبان به اشتراک می‌گذارد. کانتینرها اجزای اصلی معماری میکروسرویس‌ها (Microservice) هستند و بخش جدایی‌ناپذیری از یکپارچه‌سازی مداوم (Continuous Integration) و تحویل مداوم (Continuous Delivery) را تشکیل می‌دهند.
مجازی‌سازی به چه معناست؟
فناوری مجازی‌سازی به شما امکان می‌دهد نمونه مجازی از سیستم کامپیوتری یا زیرساخت فیزیکی خود را با استفاده از لایه مجزائی به‌اسم هایپروایرز بسازید. هایپروایرز بین سیستم‌عامل و ماشین مجازی قرار می‌گیرد تا منابع سخت‌افزاری فیزیکی زیربنایی از جمله CPU، RAM، رابط شبکه ذخیره‌سازی و غیره را در خود جای دهد.
ماشین مجازی که معمولاً به‌عنوان سیستم مهمان یا سرور مجازی شناخته می‌شود منبع کامپیوتری است که سخت‌افزار زیربنایی رایانه را شبیه‌سازی می‌کند. این شبیه‌سازی، محیط مجازی است که برروی هایپروایرز با حافظه، CPU، USB، رابط‌های شبکه و سایر منابع آن اجرا می‌شود. ماشین‌های مجازی سیستم‌عامل خاص خود یعنی سیستم‌عامل مهمان (Guest OS) را دارند که مستقل از میزبان خود اجرا می‌شوند.
انواع هایپروایزرها
هایپروایزرها به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- هایپروایزرهای نوع ۱ یا بدون میزبان (Bare metal): هایپروایزرهای نوع ۱ یا بدون میزبان مستقیم روی سیستم سخت‌افزار نصب می‌شوند و مانند سیستم‌عامل عمل می‌کنند. این هایپروایزرها بدون به اشتراک‌گذاشتن منابع، دسترسی مستقیم به سخت‌افزار رایانه اصلی دارند. از این جهت هایپروایزر نوع ۱ کارآمدترین و بهترین گزینه برای محیط‌های سازمانی در نظر گرفته می‌شود. هایپروایزر نوع ۱ عبارت است از VMware ESXi، KVM، Citrix XenServer و Microsoft HyperV.
- هایپروایزرهای نوع ۲ یا با میزبان: هایپروایزرهای نوع ۲ که روی سیستم‌عامل اجرا می‌شوند را نمی‌توان مستقیم روی سخت‌افزار نصب کرد. از آن‌جایی که این مدل به سیستم‌عامل میزبان متکی است به آن «هایپروایزرهای با میزبان» نیز می‌گویند. نمونه‌هایی از‌هایپروایزر نوع ۲ شامل Oracle VirtualBox و VMWare Workstation می‌شود.
کانتینرسازی چیست؟
کانتینرسازی از کانتینرها جهت ارسال برنامه‌ها برای مجازی‌سازی استفاده می‌کند. کانتینرها واحدهای سبک، حمل‌پذیر و ایزوله‌ای هستند که تمام اجزای لازم برای اجرای برنامه مانند آرشیو‌ها، باینری‌ها، چارچوب‌ها و … را شامل می‌شوند.
تمام الزامات در واحد استانداردی جمع‌آوری می‌شود تا کانتینرها بتوانند در هر محیطی مانند لینوکس، مک‌او‌اس، ویندوز یا پلتفرم‌های ابری یا بدون میزبان اجرا شوند.
کانتینرها برخلاف ماشین‌های مجازی روی موتور کانتینری اجرا می‌شوند و علاوه بر آن، هسته و منابع سیستم‌عامل میزبان را نیز به اشتراک می‌گذارند. محبوب‌ترین کانتینرسازها عبارت‌اند از ارائه‌دهندگان کانتینر Docker، AWS Fargate، LXC و جاوا.
فوائد مجازی‌سازی سرور
مجازی‌سازی مزایای بی‌شماری دارد و موجب افزایش کارایی و کاهش هزینه‌های جاری می‌شود. بیایید به برخی از مزایای استفاده از مجازی‌سازی نگاهی بیندازیم:
تقلیل هزینه‌های عملیاتی
با مجازی‌سازی سرور می‌شود چندین ماشین مجازی را روی یک سیستم فیزیکی اجرا کرد. به‌جای تهیه پنج سرور برای نصب سیستم‌عامل‌های مختلف به‌سادگی می‌توانید ۵ ماشین مجازی را روی یک میزبان پیاده کرده و سیستم‌عامل‌های دلخواه خود را روی هرکدام نصب کنید. این کار هزینه‌های سرسام‌آور را به‌میزان جالب‌توجهی کاهش می‌دهد و به صرفه‌جویی در هزینه کمک می‌کند.
افزایش کارایی و بهره‌وری
هنگامی که سرورهای فیزیکی کمتری برای رسیدگی داشته باشید، طبیعتاْ زمان کمتری را صرف نگهداری و مدیریت زیرساخت‌های فیزیکی می‌کنید. در نتیجه، بخش قابل‌توجهی از وقت شما صرف افزایش کارایی و بهره‌وری می‌شود.
ارائه مقیاس‌پذیری
مجازی‌سازی به شما این امکان را می‌دهد که ماشین‌های مجازی جدیدی را بر اساس نیازتان تأمین کنید. شما هم‌چنین می‌توانید هرتعداد ماشین مجازی را تهیه یا شبیه‌سازی کنید.
سنجش تضمین کیفیت (Quality Assurance Testing)
ماشین مجازی محیط مناسبی برای آزمایش برنامه است به‌دلیل این که اکثر برنامه‌ها و سرویس‌ها بر روی ماشین‌های مجازی مثل سرورهای فیزیکی اجرا می‌شوند. این سنجش به توسعه‌دهندگان و آزمایش‌کنندگان اجازه می‌دهد تا برنامه‌ها را در محیط‌های مختلف با میزبان یکسانی آزمایش کنند.
کاهش تولید کربن دی‌اکسید
ماشین‌های مجازی تعداد سرورهای فیزیکی را کاهش می‌دهند. این امر منجر به کاهش مصرف برق و در نتیجه کاهش ساخت مستقیم یا غیرمستقیم کربن دی‌اکسید در شرکت‌ها می‌شود.
ایرادات مجازی‌سازی سرور
ناسازگاری با برنامه
برخی از برنامه‌ها ممکن است دائم در محیط مجازی اجرا نشوند. در برخی موارد، برنامه ممکن است از مجازی‌سازی پشتیبانی نکند یا ارائه‌دهنده آن ممکن است پس از مدتی پشتیبانی را متوقف کند. این عوامل ممکن است هنگام برخورد با برنامه‌های خاص جلوی اجرای مجازی‌سازی را بگیرد.
تأخیر در عملکرد
به‌کارگیری بیش از حد ماشین‌های مجازی در سروری با منابع محدود می‌تواند منجر به افت عملکرد شود زیرا ماشین‌های مجازی از منابع مشترکی استفاده می‌کنند. بنابراین، همواره توصیه می‌شود قبل از مجازی‌سازی محیط، ظرفیت‌ها به‌درستی اندازه‌گیری و نیازها به‌دقت ارزیابی شوند.
پراکندگی ماشین مجازی
پراکندگی مجازی‌سازی یا پراکندگی ماشین مجازی زمانی رخ می‌دهد که تعداد ماشین‌های مجازی به‌حدی افزایش می‌یابد که تیم‌های فناوری اطلاعات دیگر نمی‌توانند آن‌ها را مؤثر مدیریت کنند. این مورد به تدریج اتفاق می‌افتد و منجر به استفاده‌نشدن ماشین‌های مجازی در شبکه می‌شود. پراکندگی مجازی‌سازی، فضای دیسک و سایر منابع را تلف می‌کند.
هزینه بالای راه‌اندازی اولیه
مجازی‌سازی سازمانی به‌همراه دریافت مجوز، هزینه راه‌اندازی بالایی در پیش دارد. به‌عنوان مثال، مجوز شرکت VMware ESXi می‌تواند هزاران دلار هزینه بردارد که برای مشاغل کوچک به‌صرفه نیست.
فوائد کانتینرسازی
با توجه به اینکه کانتینرها برنامه را در واحد ایزوله‌ای نگهداری می‌کنند فایده آن برای توسعه‌دهندگان نرم‌افزار بسیار واضح و مبرهن است. با این حال بیایید به برخی از این مزایا اشاره کنیم:
بهره‌وری بیشتر
کانتینرها سبک‌وزن هستند زیرا برخلاف ماشین‌های مجازی برای اجرای برنامه‌ها به سیستم‌عامل مهمان نیاز ندارند. ماهیت سبک‌وزن آن‌ها کارایی دیگری مانند راه‌اندازی سریع را ارائه می‌دهد چراکه سیستم‌عامل مهمانی برای بوت‌شدن ندارند.
حمل‌پذیری
کانتینرها به دلیل ماهیت سبکی که دارند می‌توانند به‌راحتی حمل شوند و در هر مکانی استقرار یابند. این ویژگی به توسعه نرم‌افزار کمک شایانی می‌کند.
مقیاس‌پذیری
برای رفع نیازهای حجم کار، کانتینرها در مقایسه با ماشین‌های مجازی راحت‌تر مقیاس‌بندی می‌شوند. علاوه بر این، ابزارهای تنظیم کانتینر مانند Kubernetes یا Docker Swarm مقیاس‌بندی هوشمند را انجام می‌دهند و اطمینان حاصل می‌کنند که کانتینرهای موردنیاز در حال اجرا باشند.
بهینه‌سازی منابع
از آن‌جایی که کانتینرها سبک‌وزن هستند و فقط برروی هسته سیستم‌عامل اجرا می‌شوند مشمول بار اضافی نمی‌شوند؛ برعکس، ماشین‌های مجازی منابع سخت‌افزاری زیادی را مصرف می‌کنند.
عدم‌انتقال خرابی
کانتینرها مستقل اجرا می‌شوند و خرابی یکی از آن‌ها بر کانتینرهای دیگر تأثیر نمی‌گذارد که یعنی برنامه‌ها در کانتینرهای دیگر به کار خود ادامه می‌دهند. بنابراین، توسعه‌دهندگان می‌توانند مشکلات کانتینر آسیب‌دیده را شناسایی و برطرف کنند.
ایرادات کانتینرسازی
کانتینرها علی‌رغم ثبات و سایر مزایایی که ارائه می‌دهند محدودیت‌هایی نیز دارند. بیایید برخی از محدودیت‌های کانتینر را بررسی کنیم:
امنیت نسبی
کانتینرها نسبت به ماشین‌های مجازی، سیستم‌عامل را ضعیف‌تر جدا می‌سازند زیرا هسته و اجزای سیستم‌عامل مشترکی را با میزبان به اشتراک می‌گذارند. در نتیجه، وقتی مهاجمان سیستم میزبان را هدف می‌گیرند کانتینرها مستعد خطرات امنیتی بیشتری می‌شوند.
خوشبختانه شما می‌توانید برای محافظت از کانتینرها اقداماتی نظیر اجرای سیاست‌های شرکت SELinux و سایر ابزارهای شخص ثالث را انجام دهید. علاوه بر این، پیروی از مراحل اولیه می‌تواند امنیت کانتینر شما را تقویت کند.
عدم سازگاری
کانتینرها معمولاً برای اجرا در زمان‌های خاص طراحی شده‌اند که ممکن است هنگام استقرار با کانتینر دیگر دچار اختلالاتی بشوند.
پیچیدگی استقرار
پیچیدگی هنگام استقرار و مدیریت کانتینرها یکی دیگر از محدودیت‌ها است. توسعه‌دهندگان و مهندسان باید جنبه‌های پیچیده‌ای مانند امنیت شبکه و ذخیره‌سازی مداوم را قبل از استقرار برنامه در نظر بگیرند.
ماشین مجازی در مقایسه با کانتینرسازی
مجازی‌سازی و کانتینرسازی هر دو هم مقرون‌به‌صرفه هستند و هم به جداسازی منابع کمک می‌کنند. با این حال، این دو در چند جنبه متفاوت هستند.
ماشین‌های مجازی نیاز به نصب سیستم‌عاملی برای اجرا و میزبانی برنامه‌ها دارند که گیگابایت‌ها فضا اشغال می‌کند. از سمت دیگر، کانتینرها سیستم‌عامل مهمان ندارند و به‌همین دلیل روی هسته سیستم‌عامل میزبان اجرا می‌شوند. خلاصه‌اش می‌شود اینکه کانتینرها معمولاً چند مگابایت بیشتر جا نمی‌گیرند و نسبت به ماشین‌های مجازی حمل‌پذیرتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند.
ماشین‌های مجازی بخش سخت‌افزار رایانه را به کمک هایپروایزرها منتقل می‌کنند. این امر منجر به سرریز شدید منابع می‌شود زیرا آن‌ها را با سیستم‌عامل میزبان به اشتراک می‌گذارند. کانتینرها حداقل سرریز منابع را دارند چراکه در حال حاضر نمی‌توانند منابع سخت‌افزاری را مجازی‌سازی کنند.
کانتینرها برای اجرای برنامه‌ها استانداردهای مشخصی را دنبال می‌کنند. برنامه‌های کانتینری مداوم اجرا می‌شوند چه در سرور بدون میزبان باشند چه در ماشین مجازی یا محیط ابری. در نتیجه، توسعه‌دهندگان نرم‌افزار برای جمع‌آوری میکروسرویس‌ها به کانتینرها متکی هستند.
ماشین‌های مجازی ممکن است هنگام انتقال برنامه‌ها به یکدیگر با خطا یا ناسازگاری مواجه شوند. به این اتفاق «ماتریکس جهنمی (Matrix from Hell)» می‌گویند. به همین دلیل است که کانتینرها برای استقرار میکروسرویس‌ها و برنامه‌ها در اولویت قرار گرفته‌اند.
جمع‌بندی
مجازی‌سازی و کانتینرسازی هر دو در تحقق اهداف نهایی شما کمک می‌کنند. مجازی‌سازی امکان اجرای چندین سیستم‌عامل روی یک سرور فیزیکی را می‌دهد در حالی‌که کانتینرسازی استقرار چندین برنامه یا میکروسرویس را در یک سیستم‌عامل بدون دخالت هرگونه سخت‌افزاری را ممکن می‌سازد.
- تفاوت اصلی بین مجازی‌سازی و کانتینرسازی چیست؟
تفاوت اصلی بین مجازی‌سازی و کانتینرسازی در نحوه جداسازی برنامه‌ها از سخت‌افزار زیرین است. مجازی‌سازی با استفاده از هایپروایزرها، ماشین‌های مجازی را ایجاد می‌کند که هر یک دارای سیستم‌عامل مستقل خود هستند. در مقابل، کانتینرسازی برنامه‌ها را در کانتینرهایی جداسازی می‌کند که سیستم‌عامل را با هم به اشتراک می‌گذارند و منابع سخت‌افزاری کمتری نسبت به ماشین‌های مجازی استفاده می‌کنند.
- چه موقع باید از مجازی‌سازی استفاده کرد و چه موقع از کانتینرسازی؟
انتخاب بین مجازی‌سازی و کانتینرسازی به نوع برنامه و نیازهای زیرساختی بستگی دارد. مجازی‌سازی مناسب برای برنامه‌هایی است که نیاز به سطوح بالایی از جداسازی و امنیت دارند، مانند برنامه‌هایی که بر روی سیستم‌عامل‌های مختلف اجرا می‌شوند. کانتینرسازی اغلب برای برنامه‌هایی استفاده می‌شود که نیاز به انعطاف‌پذیری بالا، سرعت راه‌اندازی سریع و مقیاس‌پذیری دارند، مانند برنامه‌های مبتنی بر میکروسرویس‌ها.
- آیا کانتینرسازی می‌تواند جایگزین کاملی برای مجازی‌سازی باشد؟
در حالی که کانتینرسازی مزایای بسیاری دارد، اما نمی‌تواند در همه موارد جایگزین مجازی‌سازی شود. کانتینرها در محیط‌هایی که نیاز به سطح بالایی از جداسازی و امنیت دارند، مانند محیط‌های دارای مقررات سخت‌گیرانه مرتبط با داده‌ها، نمی‌توانند به خوبی عمل کنند. در نتیجه، کانتینرسازی و مجازی‌سازی هر دو مکمل یکدیگر هستند و بسته به نیازهای خاص برنامه‌ها و سازمان‌ها، ممکن است هر دو به‌طور همزمان مورد استفاده قرار گیرند.
این مقاله را به اشتراک بگذارید
