Zrozumienie różnic między Dockerem a maszynami wirtualnymi

Wprowadzenie do Dockera i maszyn wirtualnych

Docker i maszyny wirtualne (VM) to popularne narzędzia do wdrażania aplikacji, ale działają na zasadniczo różne sposoby. Wielu programistów zastanawia się, w jaki sposób Docker może zapewnić kompletny system plików, izolowaną sieć i inne funkcje bez narzutów typowo związanych z maszynami wirtualnymi.

Ten artykuł ma na celu wyjaśnienie różnic między Dockerem a tradycyjnymi maszynami wirtualnymi, wyjaśniając, dlaczego Docker jest często uważany za lżejszy i łatwiejszy we wdrażaniu oprogramowania. Zagłębimy się w podstawowe technologie i praktyczne korzyści wynikające z używania Dockera w środowiskach produkcyjnych.

Komenda	Opis
FROM	Określa obraz podstawowy, który ma być używany do tworzenia kontenera Docker.
WORKDIR	Ustawia katalog roboczy w kontenerze Docker.
COPY	Kopiuje pliki lub katalogi z komputera hosta do kontenera Docker.
RUN	Wykonuje polecenie w kontenerze Docker podczas procesu kompilacji.
EXPOSE	Informuje platformę Docker, że kontener nasłuchuje na określonych portach sieciowych w czasie wykonywania.
CMD	Określa polecenie, które ma zostać uruchomione w kontenerze Docker po jego uruchomieniu.
config.vm.box	Definiuje pole podstawowe do użycia dla maszyny wirtualnej Vagrant.
config.vm.network	Konfiguruje ustawienia sieciowe, takie jak przekazywanie portów z hosta do maszyny wirtualnej.
config.vm.provision	Określa sposób udostępniania maszyny wirtualnej, na przykład uruchamianie skryptów powłoki podczas instalacji.

Odkrywanie plików Dockerfile i Vagrantfile

W podanych przykładach najpierw zademonstrowaliśmy, jak utworzyć plik Dockerfile do wdrożenia aplikacji Node.js. Plik Dockerfile rozpoczyna się od określenia obrazu podstawowego za pomocą polecenie, w tym przypadku przy użyciu oficjalnego środowiska wykonawczego Node.js. Ustawienie katalogu roboczego wewnątrz kontenera odbywa się za pomocą polecenie, które zapewnia wykonanie kolejnych poleceń w określonym katalogu. The polecenie służy do przesyłania plików package.json i kodu aplikacji do kontenera. The RUN polecenie następnie instaluje niezbędne zależności w kontenerze. Udostępniamy port, na którym działa aplikacja, za pomocą pliku polecenie i wreszcie polecenie definiuje polecenie uruchamiające aplikację po uruchomieniu kontenera.

W przykładzie Vagrantfile konfiguracja rozpoczyna się od określenia pola podstawowego za pomocą polecenie, tutaj używając Ubuntu 20.04. Ustawienia sieciowe konfiguruje się za pomocą narzędzia polecenie, które przekazuje port 8080 na hoście do portu 80 na gościnnej maszynie wirtualnej, umożliwiając zewnętrzny dostęp do usług uruchomionych na maszynie wirtualnej. The polecenie służy do uruchomienia skryptu powłoki, który aktualizuje listę pakietów i instaluje Apache2, dostarczając maszynie wirtualnej niezbędne oprogramowanie. Polecenia te przedstawiają podstawowe kroki konfigurowania środowiska maszyny wirtualnej, oferując bardziej tradycyjne podejście w porównaniu ze środowiskiem kontenerowym udostępnianym przez Docker.

# Use an official Node.js runtime as a parent image
FROM node:14

# Set the working directory inside the container
WORKDIR /usr/src/app

# Copy package.json and package-lock.json to the container
COPY package*.json ./

# Install the application dependencies inside the container
RUN npm install

# Copy the rest of the application code to the container
COPY . .

# Expose the port the app runs on
EXPOSE 8080

# Define the command to run the app
CMD ["node", "app.js"]

# -*- mode: ruby -*-
# vi: set ft=ruby :

# All Vagrant configuration is done below. The "2" in Vagrant.configure
# configures the configuration version (we support older styles for
# backwards compatibility). Please don't change it unless you know what
# you're doing.
Vagrant.configure("2") do |config|
  # Use Ubuntu 20.04 as the base box
  config.vm.box = "ubuntu/focal64"

  # Forward port 8080 on the host to port 80 on the guest
  config.vm.network "forwarded_port", guest: 80, host: 8080

  # Provision the VM with a shell script
  config.vm.provision "shell", inline: <<-SHELL
    sudo apt-get update
    sudo apt-get install -y apache2
  SHELL
end

Zrozumienie Dockera i maszyn wirtualnych

Jedna z kluczowych różnic między Dockerem a maszynami wirtualnymi (VM) polega na sposobie wykorzystania przez nie zasobów systemowych. Maszyny wirtualne działają na hypervisorze, który emuluje sprzęt i umożliwia jednoczesne działanie wielu systemów operacyjnych na komputerze hosta. Wymaga to, aby każda maszyna wirtualna zawierała pełny system operacyjny gościa, własny zestaw bibliotek i plików binarnych. To nie tylko zużywa znaczne zasoby systemowe, ale także zwiększa ogólny rozmiar i złożoność wdrażania i konserwacji.

Natomiast Docker wykorzystuje technologię konteneryzacji, która umożliwia wielu kontenerom współdzielenie tego samego jądra systemu operacyjnego. Każdy kontener działa jako izolowany proces w przestrzeni użytkownika. Oznacza to, że kontenery są znacznie lżejsze i szybsze w uruchomieniu w porównaniu do maszyn wirtualnych, ponieważ nie wymagają uruchamiania całego systemu operacyjnego. Docker osiąga izolację systemu plików poprzez warstwowy system plików, w którym każdy kontener ma własną warstwę systemu plików na górze obrazu podstawowego. Izolacja sieci jest obsługiwana przy użyciu przestrzeni nazw, dzięki czemu Docker może zapewnić izolowane środowiska sieciowe dla każdego kontenera bez narzutu związanego z maszynami wirtualnymi.

1. Jaka jest podstawowa różnica między Dockerem a maszynami wirtualnymi?
2. Docker wykorzystuje konteneryzację do udostępniania jądra systemu operacyjnego hosta, dzięki czemu jest on lżejszy i szybszy, podczas gdy maszyny wirtualne wymagają pełnego systemu operacyjnego gościa i hiperwizora.
3. Dlaczego kontenery Docker są uważane za bardziej wydajne?
4. Kontenery współdzielą jądro systemu operacyjnego hosta i mają minimalne obciążenie, co pozwala na szybsze uruchamianie i efektywne wykorzystanie zasobów.
5. W jaki sposób Docker osiąga izolację systemu plików?
6. Docker używa warstwowego systemu plików, w którym każdy kontener ma własną warstwę systemu plików na górze obrazu podstawowego.
7. Czym jest hypervisor w kontekście maszyn wirtualnych?
8. Hiperwizor to oprogramowanie emulujące sprzęt, umożliwiające jednoczesne działanie wielu systemów operacyjnych na jednym komputerze hosta.
9. Jak Docker radzi sobie z izolacją sieci?
10. Docker wykorzystuje przestrzenie nazw, aby zapewnić izolowane środowiska sieciowe dla każdego kontenera.
11. Dlaczego wdrażanie oprogramowania na obrazie Dockera jest łatwiejsze niż na maszynie wirtualnej?
12. Obrazy platformy Docker hermetyzują wszystkie zależności i konfiguracje, zapewniając spójność w różnych środowiskach.
13. Jakie są typowe przypadki użycia Dockera?
14. Docker jest powszechnie używany w architekturze mikrousług, ciągłej integracji/ciągłym wdrażaniu (CI/CD) i izolowanych środowiskach programistycznych.
15. Czy kontenery Docker mogą działać w dowolnym systemie operacyjnym?
16. Kontenery Docker mogą działać w dowolnym systemie operacyjnym obsługującym Docker, ale współdzielą jądro systemu operacyjnego hosta.
17. Co to jest obraz podstawowy w Dockerze?
18. Obraz podstawowy jest punktem wyjścia do budowania kontenerów Docker, często obejmujących system operacyjny i podstawowe zależności.

Podsumowanie Dockera i maszyn wirtualnych

Porównując Dockera i maszyny wirtualne, podstawowa różnica polega na wykorzystaniu zasobów i efektywności wdrażania. Maszyny wirtualne działają z pełnym systemem operacyjnym gościa i hypervisorem, co prowadzi do większego zużycia zasobów. I odwrotnie, kontenery Docker współdzielą jądro systemu operacyjnego hosta, co zapewnia lżejsze i sprawniejsze rozwiązanie. Docker osiąga izolowane środowiska poprzez warstwowy system plików i sieciowe przestrzenie nazw, dzięki czemu może zapewnić podobne funkcjonalności maszynom wirtualnym bez związanych z tym narzutów. Dzięki temu wdrażanie oprogramowania w obrazach platformy Docker jest bardziej wydajne, spójne i łatwiejsze w zarządzaniu w różnych środowiskach produkcyjnych.

Podsumowując, konteneryzacja Dockera oferuje znaczącą przewagę nad tradycyjnymi maszynami wirtualnymi, minimalizując wykorzystanie zasobów i upraszczając procesy wdrażania. Dzieląc się jądrem systemu operacyjnego hosta i wykorzystując izolowane systemy plików i sieć, Docker zapewnia solidne, a jednocześnie lekkie rozwiązanie do wdrażania nowoczesnych aplikacji. Zrozumienie tych różnic może pomóc programistom w wyborze narzędzia odpowiedniego do ich potrzeb, zapewniającego wydajne i skalowalne zarządzanie aplikacjami.