Container oder virtueller Computer
Die Virtualisierung hat die IT-Abläufe grundlegend verändert. Durch die Virtualisierung wurde das traditionelle (teure, ineffiziente) Eins-zu-eins-Verhältnis von Hardware zu Betriebssystemen aufgebrochen, da mehrere simulierte Computerumgebungen auf einem einzigen physischen Computer vorhanden sein konnten.
Anfangs hat die Virtualisierung die IT durch virtuelle Maschinen (VMs) revolutioniert. Jeder virtuelle Rechner verhält sich wie ein vollkommen unabhängiger Computer, der sein Betriebssystem und seinen Anwendungscode ausführen kann. Dadurch können IT-Abteilungen viele nicht ausgelastete physische Server auf einer kleineren Anzahl leistungsfähigerer Computer konsolidieren und so die ausufernde Hardware und die Energiekosten erheblich reduzieren.
Container haben das Konzept der Virtualisierung einen Schritt weiter gebracht. Container bieten eine leichtere Form der Virtualisierung und teilen sich das Betriebssystem des Host-Rechners, isolieren jedoch die spezifischen Anwendungen und deren Abhängigkeiten.
Container lassen sich so unglaublich schnell starten und einfach verschieben. Das macht sie ideal für den cloudbasierten Einsatz. Insgesamt können IT-Teams durch Virtualisierung die Ressourcennutzung optimieren, die Entwicklung optimieren, die Flexibilität für die Notfall-Wiederherstellung verbessern und letztendlich die Kosten senken und gleichzeitig die Flexibilität erhöhen.
Virtualisierung verstehen
Die Virtualisierung hat die IT-Effizienz revolutioniert, indem eine Softwareschicht zwischen der Hardware und den Betriebssystemen, die auf ihr ausgeführt werden, eingeführt wurde. Diese Ebene wird als Hypervisor bezeichnet und ist der Schlüssel zum Erstellen virtueller Maschinen oder eines Containers.
Der Hypervisor ist ein Ressourcen-Manager, der jeder virtuellen Umgebung Teile der CPU, des Speichers, des Speichers und des Netzwerks der Hardware zuweist. Außerdem fängt es Anweisungen von Betriebssystemen ab, die in virtuellen Rechnern ausgeführt werden, und übersetzt diese in Befehle, die die physische Hardware versteht.
Moderne Prozessoren enthalten oft hardwareunterstützte Virtualisierungsfunktionen (wie Intel VT-x oder AMD-V). Diese Funktionen ermöglichen es dem Hypervisor, bestimmte Aufgaben direkt an die Hardware abzugeben, was zu einer deutlich verbesserten VM-Leistung führt. Hardware-unterstützte Virtualisierung ist zwar von Vorteil, aber nicht unbedingt notwendig. Software-basierte Virtualisierung kann dennoch effektiv und effizient funktionieren.
Letztendlich wird durch Virtualisierung eine Abstraktionsebene geschaffen, die Software unabhängig von der zugrunde liegenden Hardware macht. Dies ist die Grundlage für die transformative Wirkung auf die IT-Agilität und -Effizienz.
Was ist eine virtuelle Maschine?
Eine virtuelle Maschine (VM) ermöglicht die Virtualisierung. Hierbei handelt es sich um eine Softwareemulation eines physischen Computersystems mit virtueller CPU, Arbeitsspeicher, Speicher und Netzwerkschnittstellen. Stellen Sie es sich als einen simulierten Computer vor, der in einem anderen Computer läuft.
Virtuelle Maschinen können mit einem Hypervisor erstellt und verwaltet werden, der wie ein Leiter agiert, Ressourcen zuweist und einen reibungslosen Betrieb für mehrere Maschinen auf einem einzigen physischen Computer gewährleistet. VMs bieten ein vielseitiges Tool für verschiedene Datenverarbeitungsumgebungen:
- PCs (Personal Computers): Einzelpersonen können eine virtuelle Maschine auf einem PC verwenden, um Software auszuführen, die für ein anderes Betriebssystem entwickelt wurde. Sie können beispielsweise einen virtuellen Rechner mit Windows auf Ihrem Mac erstellen, um bestimmte reine Windows-Programme auszuführen.
- On-Premise-Server: Unternehmen können virtuelle Rechner nutzen, um mehrere physische Server auf einer kleineren Anzahl leistungsfähigerer Rechner zu konsolidieren. Dies senkt die Hardwarekosten und vereinfacht das Servermanagement. IT-Abteilungen können VMs für bestimmte Aufgaben wie Webserver, Datenbanken oder Entwicklungsumgebungen erstellen.
- Cloud Computing Cloud-Anbieter bieten Virtual Machines as a Service (IaaS), die eine unglaubliche Skalierbarkeit und Flexibilität bieten. Unternehmen können die gewünschten Ressourcen ganz einfach bei Bedarf bereitstellen, sodass keine Vorabinvestitionen in Hardware erforderlich sind. Darüber hinaus können sie ihre VMs je nach wechselnder Auslastung hoch- oder herunterskalieren.
Im Wesentlichen bieten virtuelle Rechner isolierte Datenverarbeitungsumgebungen, die sich wie unabhängige Computer verhalten.
Diese Isolation ermöglicht es ihnen, verschiedene Betriebssysteme und Anwendungen auf demselben physischen Computer auszuführen, unabhängig vom Standort (PC, Unternehmensserver oder Cloud). Diese Flexibilität und Effizienz machen die Virtualisierung zu einer Kerntechnologie in der heutigen IT-Landschaft.
Was ist ein Container?
Virtuelle Maschinen sind zwar hervorragend in der Emulation ganzer Computer geeignet, Container bieten jedoch eine leichtere und schnellere Alternative. Im Gegensatz zu vollständig virtualisierten Maschinen simulieren Container ihre Hardware nicht. Stattdessen teilen sie sich den Betriebssystemkernel des Host-Rechners, isolieren aber die spezifische Anwendung, deren Bibliotheken und Abhängigkeiten, die zum Ausführen benötigt werden. Normalerweise werden Container von Kubernetes oder Docker orchestriert.
Dadurch kann ein Container viel schneller gestartet werden, und Anwendungen verbrauchen weniger Ressourcen als virtuelle Rechner. Es eignet sich ideal für die Verwendung in Containern für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter:
Microservice-Architektur:
Moderne Apps werden oft als Kollektionen kleiner, unabhängiger Dienste erstellt. Container verpacken diese Microservices perfekt und ermöglichen so unabhängige Entwicklung, Deployment und Skalierung.
Cloud-native Entwicklung:
Container leuchten auch in Cloud-Umgebungen. Aufgrund ihrer Portabilität und kurzen Startzeiten sind sie ideal für die Bereitstellung und Verwaltung von Anwendungen über Cloud-Plattformen hinweg.
Kontinuierliche Integration und Bereitstellung (CI/CD):
Container optimieren CI/CD-Pipelines. Entwickler können unabhängig von der zugrunde liegenden Infrastruktur konsistente Umgebungen zum Testen und Bereitstellen erstellen.
Standardisierung und Isolierung:
Container stellen sicher, dass Anwendungen konsistent in verschiedenen Umgebungen ausgeführt werden, indem alle Abhängigkeiten gebündelt werden. Diese Isolation verhindert auch Konflikte zwischen Apps, die denselben Hostcomputer verwenden.
High Performance Computing
Container können parallele Workloads effizient verwalten und skalieren, wenn sie in der Hochleistungsdatenverarbeitung eingesetzt werden.
Container sind leicht und effizient, um sie zu verwenden, und die Verwaltung vieler von ihnen, vor allem in großem Maßstab, kann komplex werden. Orchestrierungslösungen wie Docker automatisieren Bereitstellung, Skalierung und Netzwerk über mehrere Container hinweg.
Kurz gesagt: Die Orchestrierung hilft bei der Verwaltung vieler Container und sorgt dafür, dass die Programme reibungslos laufen. Kubernetes ist ein Beispiel für Container-Orchestrierung. Häufig werden Managed Kubernetes und Managed Rancher eingesetzt, um Unternehmen bei der Verwaltung komplexer Technologiebestände zu unterstützen, die von Containern abhängen.
Insgesamt bieten Container einen schnelleren und agileren Ansatz für die Virtualisierung als virtuelle Rechner. Aufgrund ihres geringen Gewichts und ihres Fokus auf isolierten Code sind sie ideal für moderne Entwicklungs- und Deployment-Workflows, insbesondere in Cloud-basierten Umgebungen.
Ähnlichkeit und Unterschied
Virtuelle Maschinen und Container sind leistungsstarke Virtualisierungstools, aber ihr Ansatz und die daraus resultierenden Kompromisse unterscheiden sich. VMs emulieren ein Computersystem, einschließlich seiner virtuellen CPU, des Speichers, des Speichers und der Netzwerkschnittstellen.
Auf jedem virtuellen Rechner läuft ein vollständiges Betriebssystem. Dies bietet einen hohen Grad an Isolation und macht virtuelle Rechner ideal für Szenarien, in denen mehrere Betriebssysteme auf derselben Hardware ausgeführt werden müssen, Legacy-Anwendungen unterstützt werden müssen, die an bestimmte Betriebssystemversionen gebunden sind, oder strenge Sicherheitsgrenzen erforderlich sind. Diese gesamte Systememulation verursacht jedoch Overhead. VMs sind auffälliger, können langsamer gestartet werden und verwenden mehr Ressourcen.
Bei Containern hingegen ist das Gewicht geringer. Sie teilen sich den Betriebssystemkernel des Host-Rechners, packen aber die spezifische Anwendung zusammen mit allen notwendigen Bibliotheken und Abhängigkeiten. Das macht einen Container unglaublich schnell (oft in Sekunden) startfähig und hochgradig portabel.
Ihre kleinere Größe ermöglicht auch eine höhere Effizienz - Sie können viel mehr Container auf einem einzigen Host verwenden als virtuelle Rechner. Container eignen sich hervorragend für cloud-native Workloads, Microservice-Architekturen und alle Situationen, in denen Geschwindigkeit, Portabilität und Ressourceneffizienz von entscheidender Bedeutung sind. Gleichzeitig bieten Container eine gute Isolation, sind aber aufgrund des gemeinsamen Kernelbetriebssystems nicht so stark wie VMs.
Welche Option ist besser?
Virtuelle Maschinen bieten zuverlässige Isolationseigenschaften, sind aber ressourcenintensiv. Da jedoch jeder virtuelle Rechner ein vollständiges und separates Betriebssystem verwendet, bieten virtuelle Rechner die umfassendste Isolierung. Dadurch wird Code vor Konflikten geschützt und die Sicherheit für besonders sensible Workloads oder solche mit strengen Compliance-Anforderungen gewährleistet. Umgekehrt können Container mit einer Lightweight-Version noch effizienter werden.
Vor- und Nachteile virtueller Maschinen
VMs sind eine etablierte Technologie mit zahlreichen Verwaltungstools, Support-Optionen und zuverlässiger Leistung, die für herkömmliche IT-Umgebungen leichter zu verwenden ist.
Die Simulation eines kompletten Computersystems in jedem virtuellen Rechner verbraucht erhebliche CPU-, Speicher- und Speicherressourcen. Dies kann die Anzahl der Rechner, die auf einem physischen Rechner laufen können, begrenzen und die Kosten in die Höhe treiben.
Das Booten eines vollständig virtualisierten Betriebssystems führt im Vergleich zu Containern zu erheblichem Mehraufwand. VMs eignen sich daher weniger für Situationen, in denen eine schnelle Bereitstellung und das Hoch- oder Herunterskalieren von Diensten erforderlich ist.
Im Vergleich dazu teilen sich Container den Betriebssystemkernel des Host-Rechners, wodurch sie extrem schnell gestartet werden können (tatsächlich innerhalb von Sekunden) und deutlich kleiner als virtuelle Rechner sind. Dieser reduzierte Overhead führt zu geringeren Ressourcenkosten und höherer Effizienz.
Vergleich mit Containern
Container mit allen notwendigen Abhängigkeiten sind hochgradig portabel. Dadurch können sie konsistent auf verschiedenen Systemen ausgeführt werden, was Entwicklung, Tests und Bereitstellung in der Cloud vereinfacht.
Der geringe Platzbedarf von Containern ermöglicht eine schnelle Skalierung von Anwendungen. Das Provisioning oder Entfernen von Containern ist weitaus schneller als mit einer virtuellen Maschine. Somit eignen sich Container ideal für die Verarbeitung variabler Arbeitslasten.
Umgekehrt bedeutet die gemeinsame Nutzung des Betriebssystemkernels des Hosts, dass Container weniger Isolation bieten als eine VM. Sicherheitsmaßnahmen sind zwar vorhanden, eignen sich daher weniger für extrem sensible Multi-Tenant-Workloads mit strikten Compliance-Grenzen.
Container sind in der Regel vom zugrunde liegenden Host-Betriebssystem abhängig und schränken die Arten von Betriebssystemen ein, die sie intern ausführen können. Dadurch sind sie weniger flexibel als virtuelle Rechner für bestimmte Legacy-Anwendungen.
Die Containertechnologie ist neuer als die VM-Technologie und entwickelt sich weiter rasant. Orchestrierungstools und Best Practices entwickeln sich weiter, und das Containermanagement kann eine höhere Komplexität bieten als das herkömmliche VM-Management.
Prüfung der Anträge auf optimale Eignung
Diese Datenverarbeitungsanforderungen eignen sich am besten für virtuelle Maschinen:
Konsolidierung älterer Anwendungen:
Viele ältere Anwendungen basieren auf Annahmen über eine bestimmte Betriebssystemversion oder Hardwareressourcen. VMs erstellen isolierte Umgebungen, in denen diese Abhängigkeiten erfüllt werden, sodass Legacy-Anwendungen auf moderner Hardware ausgeführt werden können und ihre Lebensdauer verlängert wird.
Multi-Tenant-Umgebungen:
Wenn mehrere Clients mit jeweils eigenen Daten- und Anwendungsanforderungen betreut werden, ist der umfangreiche Schutz durch virtuelle Maschinen von entscheidender Bedeutung. VMs bieten für jeden Kunden separate „ummauerte Gärten“, die sicherstellen, dass ihre Daten und Prozesse voneinander getrennt bleiben, die Sicherheit erhöht und Compliance-Standards erfüllt werden.
Tests und Entwicklung:
Entwickler können damit schnell Testumgebungen einrichten, die verschiedene Betriebssysteme, Netzwerkkonfigurationen oder Softwareversionen nachahmen. Dies vereinfacht das Experimentieren mit Codeänderungen, das Isolieren von Tests von Produktionssystemen und stellt sicher, dass die Software über mehrere Zielplattformen hinweg zuverlässig funktioniert.
Disaster Recovery:
Die Möglichkeit, eine vollständige VM mit ihren Anwendungen und Daten zu replizieren, bietet ein robustes Tool für die Notfall-Wiederherstellung. Virtuelle Standby-Rechner können auf unterschiedlicher Hardware oder an verschiedenen geografischen Standorten aktiviert werden, um Ausfallzeiten zu minimieren und den unterbrechungsfreien Betrieb im Falle eines Ausfalls am primären Standort sicherzustellen.
Im Gegensatz dazu sind Container besser geeignet für:
Microservice-Architekturen:
Moderne Programme umfassen oft kleine, lose verbundene Komponenten (Microservices), die jeweils eine bestimmte Aufgabe bewältigen. Container kapseln diese Microservices perfekt mit ihren notwendigen Abhängigkeiten ein und fördern Skalierung und Updates. Dies entspricht agilen Softwarepraktiken.
CI/CD-Pipelines:
Container gewährleisten Konsistenz vom Setup über Tests bis hin zur Bereitstellung. Code wird einmal in einem Container gepackt und durchläuft dann verschiedene Phasen der Pipeline mit allen Abhängigkeiten intakt, wodurch Konfigurationskonflikte vermieden werden, die häufig bei der Bereitstellung auf verschiedenen Computern auftreten.
Cloud-native Anwendungen
Auf Portabilität ausgelegt, bewegen sich Container nahtlos über Cloud-Plattformen. Sie unterstützen schnelles Skalieren durch schnelles Starten und Stoppen und ermöglichen es Anwendungen, sich automatisch an veränderte Lastanforderungen anzupassen. Diese Ressourceneffizienz ist entscheidend, um die Vorteile des Cloud Computing zu maximieren.
Bereitstellungen mit hoher Dichte:
Aufgrund des geringen Gewichts von Containern kann ein einzelner physischer Server weit mehr Anwendungen unterstützen als ein virtueller Rechner. Das macht Container ideal, wenn die Maximierung der Hardwarenutzung eine Priorität ist, sodass Sie mehr Nutzen aus Ihrer bestehenden Infrastruktur ziehen können.
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