Contenedor frente a máquina virtual
La virtualización transformó fundamentalmente la manera en que TI opera. La virtualización rompió la relación tradicional (costosa, ineficiente) uno a uno entre hardware y sistemas operativos al permitir que múltiples entornos informáticos simulados existieran en una sola máquina física.
Al principio, la virtualización revolucionó la TI a través de máquinas virtuales (VM). Cada MV se comporta como un ordenador totalmente independiente, capaz de ejecutar su sistema operativo y su código de aplicación. Esto permite a los departamentos de TI consolidar muchos servidores físicos subutilizados en un número menor de máquinas más potentes, lo que reduce significativamente la expansión descontrolada de hardware y los costos de energía.
Los contenedores llevaron el concepto de virtualización un paso más allá. Al ofrecer una forma de virtualización más ligera, los contenedores comparten el sistema operativo de la máquina host, pero aíslan las aplicaciones específicas y sus dependencias.
Esto hace que los contenedores sean increíblemente rápidos de iniciar y fáciles de mover, lo que los hace ideales para el uso basado en la nube. En general, la virtualización permite que los equipos de TI optimicen el uso de recursos, optimicen el desarrollo, mejoren la flexibilidad para la recuperación ante desastres y, en última instancia, reduzcan los costos mientras aumentan la agilidad.
Comprender la virtualización
La virtualización revolucionó la eficiencia de TI al introducir una capa de software entre el hardware y los sistemas operativos que se ejecutan en él. Esta capa se conoce como hipervisor y es la clave para crear máquinas virtuales o un contenedor.
El hipervisor es un administrador de recursos que asigna partes de la CPU, la memoria, el almacenamiento y las redes del hardware a cada entorno virtual. También intercepta las instrucciones de los sistemas operativos que se ejecutan dentro de las VM y las traduce en comandos que el hardware físico puede comprender.
Los procesadores modernos suelen incluir características de virtualización asistida por hardware (como Intel VT-x o AMD-V). Estas funciones permiten al hipervisor descargar tareas específicas directamente en el hardware, lo que mejora considerablemente el rendimiento de las máquinas virtuales. Si bien la virtualización asistida por hardware es beneficiosa, no es estrictamente necesaria; la virtualización basada en software aún puede funcionar de manera efectiva y eficiente.
En última instancia, la virtualización crea una capa de abstracción que hace que el software sea independiente del hardware subyacente. Esta es la base de su impacto transformador en la agilidad y eficiencia de TI.
¿Qué es una máquina virtual?
Una máquina virtual (VM) permite la virtualización. Se trata de una emulación de software de un sistema informático físico, completo con su CPU virtual, memoria, almacenamiento e interfaces de red. Considérelo un equipo simulado que se ejecuta dentro de otro equipo.
Las máquinas virtuales se pueden crear y administrar mediante un hipervisor, que actúa como un conductor, asignando recursos y garantizando un funcionamiento sin problemas para varias máquinas en una sola máquina física. Las MV ofrecen una herramienta versátil en distintos entornos informáticos:
- Ordenadores personales (PC): Las personas pueden utilizar una máquina virtual en un equipo personal para ejecutar software diseñado para un sistema operativo diferente. Por ejemplo, puede crear una máquina virtual con Windows en su Mac para ejecutar programas específicos sólo para Windows.
- Servidores locales: Las empresas pueden aprovechar las MV para consolidar varios servidores físicos en un número menor de máquinas más potentes. Esto reduce los costes de hardware y simplifica la gestión de los servidores. Los departamentos de TI pueden crear MV para tareas específicas, como servidores web, bases de datos o entornos de desarrollo.
- Cloud computing Los proveedores de cloud ofrecen máquinas virtuales as a service (IaaS), que ofrecen una escalabilidad y flexibilidad increíbles. Las empresas pueden aprovisionar fácilmente máquinas con los recursos deseados según demanda, eliminando la necesidad de una inversión inicial en hardware. También pueden escalar sus MV hacia arriba o hacia abajo en función de las cargas de trabajo cambiantes.
En esencia, las VM proporcionan entornos informáticos aislados que se comportan como ordenadores independientes.
Este aislamiento les permite ejecutar diferentes sistemas operativos y aplicaciones en la misma máquina física, independientemente de la ubicación (su PC, un servidor de la empresa o la nube). Esta flexibilidad y eficiencia hacen de la virtualización una tecnología central en el panorama de TI actual.
¿Qué es un contenedor?
Mientras que las máquinas virtuales sobresalen en la emulación de computadoras enteras, los contenedores ofrecen una alternativa más ligera y rápida. A diferencia de las máquinas completamente virtualizadas, los contenedores no simulan su hardware. En su lugar, comparten el núcleo del sistema operativo de la máquina host, pero aíslan la aplicación específica, sus bibliotecas y las dependencias necesarias para ejecutarse. Normalmente, los contenedores son orquestados por algo como Kubernetes o Docker.
Esto hace que el inicio de un contenedor sea mucho más rápido y que las aplicaciones utilicen menos recursos que las VM. Es ideal para usar contenedores para una variedad de aplicaciones, que incluyen:
Arquitectura de microservicios:
Las aplicaciones modernas a menudo se construyen como colecciones de pequeños servicios independientes. Los contenedores empaquetan perfectamente estos microservicios, lo que permite un desarrollo, implementación y escalado independientes.
Desarrollo nativo cloud:
Los contenedores también brillan en entornos cloud. Su portabilidad y sus tiempos de inicio rápidos los convierten en ideales para implementar y administrar aplicaciones en plataformas en la nube.
Integración y entrega continuas (CI/CD):
Los contenedores optimizan las canalizaciones CI/CD. Los desarrolladores pueden crear entornos consistentes para pruebas e implementación, independientemente de la infraestructura subyacente.
Estandarización y aislamiento:
Los contenedores aseguran que las aplicaciones se ejecuten de manera consistente en diferentes entornos al agrupar todas sus dependencias. Este aislamiento también evita conflictos entre aplicaciones que comparten el mismo equipo host.
Computación de alto rendimiento (HPC)
Los contenedores pueden administrar y escalar cargas de trabajo paralelas de manera eficiente en la computación de alto rendimiento.
Los contenedores son ligeros y eficientes, utilizarlos y gestionar muchos de ellos, especialmente a escala, puede llegar a ser complejo. Las soluciones de orquestación, como Docker, automatizan la implementación, el escalamiento y las redes en múltiples contenedores.
En resumen, la orquestación ayuda a administrar muchos contenedores y a mantener los programas en ejecución sin problemas. Kubernetes es un ejemplo de orquestación de contenedores, y Kubernetes administrado, y Rancher administrado son comúnmente adoptados para ayudar a las empresas a administrar complejos estados de tecnología que dependen de contenedores.
En general, los contenedores ofrecen un enfoque más rápido y ágil para la virtualización que las VM. Su naturaleza liviana y su enfoque en código aislado los convierten en perfectos para los flujos de trabajo modernos de desarrollo e implementación, especialmente en entornos basados en la nube.
Similitud y diferencia
Las máquinas virtuales y los contenedores son herramientas de virtualización poderosas, pero su enfoque y las ventajas y desventajas resultantes difieren. Las VM emulan un sistema informático, incluidas sus interfaces virtuales de CPU, memoria, almacenamiento y red.
Cada MV tiene un sistema operativo completo. Esto proporciona un alto grado de aislamiento, lo que hace que las VM sean ideales para escenarios en los que debe ejecutar varios sistemas operativos en el mismo hardware, soportar aplicaciones heredadas vinculadas a versiones específicas del sistema operativo o requerir límites de seguridad rigurosos. Sin embargo, toda esta emulación del sistema genera sobrecarga; las VM son más prominentes, su inicio es más lento y utilizan más recursos.
Los contenedores, por otro lado, utilizan un enfoque más ligero. Comparten el núcleo del sistema operativo de la máquina host, pero empaquetan la aplicación específica junto con todas sus bibliotecas y dependencias necesarias. Esto hace que un contenedor sea increíblemente rápido de iniciar (a menudo en segundos) y altamente portátil.
Su tamaño más pequeño también permite una mayor eficiencia: puede utilizar muchos más contenedores en un solo host que las VM. Los contenedores son adecuados para cargas de trabajo nativas de la nube, arquitecturas de microservicios y cualquier situación donde la velocidad, la portabilidad y la eficiencia de los recursos son cruciales. Al mismo tiempo, los contenedores ofrecen un buen aislamiento, pero no son tan fuertes como las VM debido al sistema operativo del núcleo compartido.
¿Qué opción es mejor?
Las máquinas virtuales ofrecen sólidas cualidades de aislamiento, pero consumen muchos recursos. Sin embargo, dado que cada VM ejecuta un sistema operativo completo e independiente, las VM proporcionan el aislamiento más sustancial. Esto protege el código de los conflictos y garantiza la seguridad de las cargas de trabajo muy sensibles o de aquellas con estrictos requisitos de cumplimiento de normas. Por el contrario, los contenedores pueden impulsar aún más la eficiencia al ofrecer una versión ligera.
Ventajas y desventajas de las máquinas virtuales
Las VM son una tecnología bien establecida con una gran cantidad de herramientas de administración, opciones de soporte y un historial de performance confiable, lo que facilita su adopción para entornos de TI tradicionales.
La simulación de un sistema informático completo dentro de cada VM consume recursos considerables de CPU, memoria y almacenamiento. Esto puede limitar el número de máquinas que se pueden ejecutar en una máquina física, aumentando los costos.
El arranque de un sistema operativo completamente virtualizado agrega una sobrecarga significativa en comparación con los contenedores. Esto hace que las MV sean menos adecuadas para situaciones que requieren una implementación rápida y la ampliación o reducción de los servicios.
En comparación, los contenedores comparten el núcleo del sistema operativo de la máquina host, lo que los hace extremadamente rápidos para iniciarse (de hecho, en cuestión de segundos) y significativamente más pequeños que las máquinas virtuales. Esta reducción de los gastos generales se traduce en menores costos de recursos y mayor eficiencia.
Comparación con contenedores
Empaquetados con todas las dependencias necesarias, los contenedores son altamente portátiles. Esto les permite ejecutarse consistentemente en diferentes sistemas, simplificando el desarrollo, las pruebas y la implementación en la nube.
La naturaleza liviana de los contenedores permite un rápido escalamiento de las aplicaciones. El aprovisionamiento o la eliminación de contenedores es mucho más rápido que hacer lo mismo con una máquina virtual, lo que los hace ideales para manejar cargas de trabajo variables.
Por el contrario, compartir el núcleo del sistema operativo del host significa que los contenedores ofrecen menos aislamiento que una VM. Si bien existen medidas de seguridad, esto las hace menos adecuadas para cargas de trabajo de múltiples inquilinos extremadamente sensibles con límites de cumplimiento estrictos.
Los contenedores suelen depender del sistema operativo del host subyacente, lo que restringe los tipos de sistemas operativos que pueden ejecutar internamente. Esto las hace menos flexibles que las VM para aplicaciones heredadas específicas.
La tecnología de contenedores es más reciente que la tecnología de VM y sigue evolucionando rápidamente. Las herramientas de orquestación y las mejores prácticas siguen madurando, y la administración de contenedores puede ofrecer más complejidad que la administración de VM tradicional.
Examen de las solicitudes para obtener el mejor ajuste
Estos requisitos informáticos son los más adecuados para las máquinas virtuales:
Consolidación de aplicaciones heredadas:
Muchas aplicaciones antiguas se crean con suposiciones sobre una versión específica del sistema operativo o recursos de hardware. Las VM crean entornos aislados en los que se cumplen estas dependencias, lo que permite ejecutar aplicaciones heredadas en hardware moderno y ampliar su vida útil.
Entornos de múltiples inquilinos:
Cuando se atienden múltiples clientes, cada uno con sus propios requerimientos de datos y aplicaciones, la protección sustancial que ofrecen las máquinas virtuales es primordial. Las MV ofrecen "jardines amurallados" separados para cada cliente, lo que garantiza que sus datos y procesos permanezcan segregados, lo que aumenta la seguridad y cumple con los estándares de cumplimiento de normas.
Pruebas y desarrollo:
Permite a los desarrolladores activar rápidamente entornos de prueba que imitan diferentes sistemas operativos, configuraciones de red o versiones de software. Esto optimiza la experimentación con cambios de código, aislando las pruebas de los sistemas de producción y asegurando que el software funcione de manera confiable en múltiples plataformas de destino.
Recuperación ante desastres:
La capacidad de replicar una VM completa con sus aplicaciones y datos proporciona una sólida herramienta de recuperación ante desastres. Las MV en espera pueden activarse en diferentes ubicaciones geográficas o de hardware, lo que minimiza el downtime y garantiza la continuidad del negocio en caso de una interrupción del sitio primario.
Por el contrario, los contenedores son más adecuados para:
Arquitecturas de microservicios:
Los programas modernos suelen incluir componentes pequeños y poco acoplados (microservicios), cada uno de los cuales se ocupa de una tarea específica. Los contenedores encapsulan perfectamente estos microservicios con sus dependencias necesarias, promoviendo el escalamiento y las actualizaciones. Esto se alinea con las prácticas de software ágiles.
Canalizaciones CI/CD:
Los contenedores garantizan la consistencia desde la configuración hasta la implementación, pasando por las pruebas. El código se empaqueta en un contenedor una vez y, a continuación, se mueve a través de varias fases de la canalización con todas sus dependencias intactas, lo que elimina los conflictos de configuración que suelen surgir al implementar en distintos equipos.
Aplicaciones nativas del Cloud
Diseñados pensando en la portabilidad, los contenedores se mueven sin problemas entre plataformas en la nube. Admiten un rápido escalado al iniciarse y detenerse rápidamente, lo que permite que las aplicaciones se adapten automáticamente a los cambiantes requerimientos de carga. Esta eficiencia de recursos es fundamental para maximizar los beneficios del cloud computing.
Implementaciones de alta densidad:
La naturaleza liviana de los contenedores significa que un solo servidor físico puede soportar muchas más aplicaciones que una configuración de VM. Esto hace que los contenedores sean ideales cuando maximizar la utilización del hardware es una prioridad, lo que le permite exprimir más valor de su infraestructura existente.
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