Com todo esse burburinho em torno da tecnologia, há uma discussão sobre contêineres versus máquinas virtuais (VMs). Contêineres e VMs são tecnologias de virtualização que empacotam ambientes de computação abrigando vários componentes de TI e os isolam do sistema subjacente. No entanto, essas ferramentas têm pontos fortes e fracos separados, tornando-as adequadas para diferentes aplicações.
Ao distinguir entre contêineres e VMs, você pode implantar aplicativos mais rapidamente, otimizar processos de solução de problemas, alocar recursos de forma mais eficiente e manter a segurança do sistema.
O que são contêineres?
Os contêineres são usados para empacotar e isolar aplicativos e suas dependências em um ambiente leve e portátil. Como eles carregam o código do aplicativo, ferramentas do sistema e configurações, os contêineres permitem que os aplicativos rodem suavemente em vários ambientes de computação, seja no laptop de um desenvolvedor, em um data center tradicional ou mesmo na nuvem.
O que são máquinas virtuais?
Máquinas Virtuais, por outro lado, são projetadas para fornecer virtualização de hardware. Elas são computadores criados por software que simulam computadores reais com sua própria CPU, memória, armazenamento e sistemas operacionais. Isso é feito para que elas possam operar em ambientes isolados para manter melhor organização e segurança.
Diferenças entre um contêiner e uma máquina virtual
Agora, vamos examinar as diferenças significativas que tornam os contêineres e as VMs favoráveis em diferentes circunstâncias e compará-los em vários aspectos.
Como eles funcionam
Os contêineres funcionam agrupando todos os recursos relacionados ao aplicativo, como código, tempo de execução, bibliotecas e configurações, em uma imagem de contêiner que especifica todos esses componentes. O tempo de execução do contêiner usa os detalhes dentro da imagem para alocar recursos do SO host, semelhante à montagem de um modelo Lego usando as instruções da imagem. Isso garante que cada contêiner tenha seu próprio espaço isolado dentro do SO, permitindo que ele opere sem interrupção.
As VMs utilizam um hypervisor, que faz a mediação entre o hardware físico e as VMs. O hypervisor aloca os recursos necessários para cada VM, como CPU, memória e armazenamento. A VM em si é um arquivo de software que inclui a configuração de hardware virtual. Isso permite que a VM execute programas e funcione como um computador comum.
Isolamento
Embora compartilhem semelhanças até certo ponto, é no isolamento que as coisas realmente começam a divergir.
Primeiro, vamos dar uma olhada nos contêineres. Embora os contêineres compartilhem o kernel do host, eles conseguem ficar completamente isolados uns dos outros usando namespaces e cgroups. Suas funções são tais que os namespaces isolam processos e redes uns dos outros, enquanto os cgroups gerenciam alocações e utilização de recursos.
Os contêineres compartilham o kernel do SO da máquina host. Embora isso lhe dê uma sobrecarga de recursos consideravelmente menor do que as VMs, você pode ficar vulnerável a ameaças de segurança se não fornecer ao seu contêiner as configurações de segurança adequadas.
Agora, vamos comparar máquinas virtuais ao isolamento fornecido por contêineres. Um fator-chave a ser considerado é que cada VM é executada em seu próprio sistema operacional dedicado, agindo como uma barreira que fornece um nível de isolamento mais forte entre diferentes instâncias. Esse isolamento é obtido por meio do hipervisor, que gerencia o acesso a recursos físicos e interfaces de rede. Embora as VMs ofereçam melhor isolamento a esse respeito, isso tem o custo de exigir mais recursos e tempos de inicialização mais longos.
Portabilidade
Em relação à portabilidade, não queremos dizer transportar fisicamente contêineres ou VMs; queremos dizer a facilidade com que os aplicativos podem ser movidos de um ambiente de computação para outro.
Graças à sua natureza leve, os contêineres ostentam excelente portabilidade. Isso ocorre porque as imagens de contêiner têm apenas alguns megabytes, contendo apenas o código do aplicativo e suas dependências, como bibliotecas. Isso torna os contêineres ideais para vários métodos de implantação, como implantações em nuvem, onde os aplicativos podem precisar fazer a transição entre diferentes plataformas ou infraestruturas.
No entanto, a portabilidade dos contêineres tem limitações; por exemplo, quando executados em distribuições Linux, eles podem não funcionar corretamente se bibliotecas específicas estiverem ausentes no ambiente.
Como as VMs executam seu próprio SO, elas podem ser portadas entre computadores diferentes, desde que a arquitetura de hardware do sistema seja compatível. No entanto, como as VMs também exigem seu próprio SO convidado compatível, o requisito maior de GB contribui para sua notória lentidão na inicialização. Além disso, portar VMs entre diferentes ambientes com diferentes SOs pode ser desafiador, pois requer ajustes de configuração.
Ferramentas
Tanto contêineres quanto VMs podem ser pareados com ferramentas para maximizar seu uso.
Aqui estão algumas ferramentas recomendadas que você pode usar para contêineres:
Container Runtime Engines podem criar contêineres, executá-los e excluí-los. A opção mais popular para Container Runtime Engines é o Docker Engine porque ele oferece muitos recursos.
O Docker é compatível com diferentes sistemas operacionais, como Windows, Linux e macOS, o que lhe dá versatilidade para ajudar os desenvolvedores a atingir diferentes ambientes. Ele oferece aos usuários uma experiência amigável com recursos como Dockerfiles para definir imagens de contêiner e o Docker CLI para gerenciar contêineres com comandos intuitivos. Há um vasto ecossistema de ferramentas e integrações, incluindo registros públicos como o Docker Hub, onde você pode obter imagens de contêiner pré-criadas, e plataformas de orquestração como o Kubernetes. O Docker é uma ferramenta de código aberto com uma comunidade contribuindo para seu desenvolvimento e acessibilidade, tornando-o disponível para uma ampla gama de usuários sem nenhum custo de licenciamento.
A principal ferramenta usada para VMs é o hypervisor. Essa ferramenta gerencia a alocação de recursos entre VMs e fornece isolamento. Hypervisores populares incluem VMware, VirtualBox e Hyper-V.
Quando usar contêineres
Vamos detalhar as principais áreas nas quais os contêineres podem ser usados:
Construindo aplicativos nativos da nuvem
Os aplicativos nativos da nuvem são projetados especificamente para aproveitar a escalabilidade e a elasticidade dos ambientes de nuvem. Como os contêineres são leves e portáteis, eles seriam ótimos para implantar aplicativos nativos da nuvem. Os desenvolvedores podem implantar e dimensionar aplicativos de forma rápida e eficiente com contêineres.
Arquitetura de Microsserviços
A arquitetura de microsserviços divide um aplicativo em serviços menores. Os contêineres são ideais para empacotar esses microsserviços porque cada serviço pode ser desenvolvido e implantado em contêineres separados, abrigando o microsserviço e suas dependências.
Aplicações sem estado
Visto que esses tipos de aplicativos não mantêm nenhum dado por conta própria e dependem de armazenamento externo, os contêineres são uma ótima opção para isso. Devido ao gerenciamento simples, fácil dimensionamento e portabilidade, os aplicativos sem estado podem prosperar dentro de contêineres. Como os contêineres são efêmeros e podem ser recriados facilmente, você não precisa se preocupar com perda de dados quando um contêiner é reiniciado.
Quando usar máquinas virtuais
Agora que vimos onde os contêineres podem ser usados, vamos dar uma olhada nas aplicações das máquinas virtuais:
Aplicações Legadas
Os aplicativos legados são programas mais antigos projetados para sistemas operacionais específicos. Pessoas que buscam adotar sistemas legados frequentemente enfrentam o problema de que os sistemas modernos raramente os suportam. Você pode contornar isso usando uma máquina virtual (VM), que permite que você instale o SO mais antigo dentro da VM e execute o aplicativo legado lá.
Cargas de trabalho monolíticas
Esses são programas criados como uma unidade única. Por causa de suas dependências complexas, eles podem ser difíceis de implantar e escalar. VMs podem ser uma solução porque fornecem uma maneira de encapsular esses aplicativos junto com as dependências associadas, tornando mais fácil gerenciá-los e escalá-los conforme você avança.
Cargas de trabalho com altas demandas de CPU ou memória
Cargas de trabalho como computação científica, renderização 3D e aprendizado de máquina (ML) exigem muitos recursos de computação, como CPU e memória. Usando VMs, você pode reservar quantidades específicas de poder de processamento e memória para cada máquina virtual. Isso pode ajudar a garantir que esses aplicativos com uso intensivo de recursos recebam os recursos necessários sem afetar o restante do sistema.
Principais conclusões sobre contêineres e máquinas virtuais
Embora VMs e contêineres sejam ferramentas de virtualização altamente competentes, eles oferecem vantagens distintas que os tornam adequados para diferentes cenários. Os contêineres se destacam em velocidade de portabilidade e fornecem ferramentas como o Docker para operações rápidas, enquanto as VMs priorizam a segurança rígida por meio do isolamento.
Ao escolher entre contêineres e VMs, considere seus requisitos específicos, como a necessidade de portabilidade, isolamento, recursos de computação e ferramentas de gerenciamento. Entender as diferenças entre essas tecnologias o ajudará a tomar decisões informadas e implantar soluções mais eficientes.
