کانتینر چیست و چه تفاوتی با ماشین مجازی دارد؟
کانتینرها (Containers) به عنوان واحدهای اجرایی مستقل در دنیای نرم افزار به کار میروند و تمام نیازهای یک اپلیکیشن برای اجرا را به صورت خود کفا تأمین میکنند. هر کانتینر شامل کد منبع اپلیکیشن، وابستگیهای نرم افزاری (شامل کتابخانهها، فایلهای پیکربندی و…) و تنظیمات سیستم است که به گونهای طراحی شدهاند که اپلیکیشن را در محیطی ایزوله و بدون وابستگی به سیستم عامل میزبان اجرا کنند. این ایزوله سازی به معنای این است که اپلیکیشن درون کانتینر بدون توجه به اینکه در کجا اجرا میشود (مثلاً در سیستم عامل، در نسخههای نرم افزار و…)، به طور یکنواخت عمل میکند.
رابطه داکر و Kubernetes با کانتینرها
در این بخش به بررسی اینکه داکر و Kubernetes چگونه به کانتینر مربوط هستند، میپردازیم.
کانتینر
ابتدای این مقاله کمی درباره اینکه کانتینرها چه هستند صحبت کردیم. در واقع کانتینرها یک فناوری نرم افزاری هستند که کد و وابستگیهای یک برنامه را بسته بندی و ایزوله میکنند. کانتینرها این امکان را فراهم میکنند که برنامه به طور یکنواخت در محیطهای محاسباتی مختلف اجرا شود. آنها یک محیط مجازی را فراهم میکنند که اطمینان حاصل میکند برنامه به درستی اجرا میشود، صرف نظر از اینکه در کجا مستقر شده باشد.
داکر
داکر (Docker) یک گونهای از پلتفرم به عنوان سرویس (PaaS) است که برای ایجاد، توزیع و مدیریت کانتینرها استفاده میشود. این پلتفرم برنامهها و وابستگیهای آنها را به صورت کانتینرهایی بسته بندی میکند که با استفاده از تصاویر داکر، که خود Snapshots از سیستم فایل برنامه هستند، شکل میگیرد. این کانتینرها میتوانند به طور مداوم در محیطهای مختلفی از جمله توسعه دادن، آزمون و خطا و تولید کردن اجرا شوند. داکر فرایند ساخت و اجرای برنامههای مبتنی بر کانتینر را ساده میکند و کار با این برنامهها را در سیستم عاملها و زیر ساختهای مختلف آسانتر میسازد.
Kubernetes
Kubernetes ابزاری قدرتمند برای تنظیم، هماهنگی و مدیریت کانتینرها در مقیاس بزرگ است. در حالی که داکر مسئول ایجاد و اجرای کانتینرها به صورت تکی است. Kubernetes بر عملکرد بسیاری از کانتینرها در محیطی از ماشینها که به صورت خوشهای به هم متصل هستند، نظارت میکند. این ابزار اتوماسیون را در توزیع، مقیاس گذاری و مدیریت برنامههای مبتنی بر کانتینر انجام میدهد. Kubernetes به تخصیص منابع، شبکه سازی و ذخیره سازی میپردازد و اطمینان حاصل میکند که برنامههای مبتنی بر کانتینر به طور روان و کارامد در محیطهای تولید اجرا شوند.
نتیجه: داکر و Kubernetes در اکوسیستم کانتینرها به هم پیوستهاند. داکر مسئول ایجاد و اجرای کانتینرها است، در حالی که Kubernetes این کانتینرها را در چندین ماشین مدیریت، هماهنگ و تنظیم میکند. به عبارت دیگر، داکر ابزارهای لازم برای ایجاد و اجرای کانتینرها را فراهم میکند و Kubernetes ابزارهایی برای مدیریت و مقیاس دهی آنها ارائه میدهد.
کاربردهای کانتینرها
کانتینرها به دلیل ویژگیهایی که دارند بسیار مورد استفاده قرار میگیرند.
- جابجایی آسان اپلیکیشنها: کانتینرها به توسعه دهندگان این امکان را میدهند که اپلیکیشنها را به راحتی از یک محیط به محیط دیگر منتقل کنند بدون اینکه نگران تفاوتهای محیطی باشند. این قابلیت برای تیمهای توسعه که نیاز به استقرار اپلیکیشنها در محیطهای مختلف دارند، بسیار کاربردی است.
- به روز رسانی بدون تغییر زیر ساخت: با استفاده از کانتینرها میتوان برنامههای قدیمی را به روز رسانی و بهینه کرد، بدون اینکه نیازی به تغییر در زیر ساختهای کل سیستم باشد. این امکان باعث بهبود و به روز رسانی برنامهها به صورت مستقل از زیر ساختها میشود.
- تقسیم اپلیکیشنها به میکروسرویسها: کانتینرها به تقسیم اپلیکیشنهای بزرگ به بخشهای کوچکتر و مستقل (میکروسرویسها) کمک میکنند. این بخشها میتوانند به طور مستقل توسعه و استقرار یابند و مورد آزمایش قرار بگیرند، که به نوبه خود به مقیاس پذیری و انعطاف پذیری بیشتر اپلیکیشنها کمک میکند.
- تسهیل فرایندهای ساخت و مقیاس بندی: کانتینرها فرایندهای ساخت، مقیاس بندی و یکپارچه سازی اپلیکیشنها را تسهیل میکنند. این ویژگی موجب افزایش بهره وری و کاهش زمانهای تأخیر در فرایندهای توسعه و استقرار میشود.
سرور مجازی پویان آی تی خدمات بی نظیری از جمله مدیریت ماشینهای مجازی، مقیاس پذیری بالا و ایزولاسیون قوی ارائه میدهد که به بهینه سازی منابع و دسترسی آسان کمک میکند.
تفاوت کانتینرها و ماشین مجازی
ماشین مجازی (Virtual Machine) یک نرم افزار است که بر روی یک سرور فیزیکی نصب شده است و مانند یک کامپیوتر عمل میکند. در این بخش به تفاوتهای ماشین مجازی و کانتینرها میپردازیم.
معماری و مجازی سازی
- ماشین مجازی (VM): ماشینهای مجازی درون یک Hypervisor اجرا میشوند که بر روی یک سیستم عامل فیزیکی (میزبان) قرار دارد. هر ماشین مجازی شامل یک سیستم عامل کامل (سیستم عامل مهمان) است که تمامی منابع سخت افزاری را به صورت مجازی شبیه سازی میکند. این سیستم عامل مهمان به صورت مستقل از دیگر ماشینهای مجازی عمل میکند و شامل هسته و درایورهای مخصوص به خود است.
- کانتینر: کانتینرها در سطح سیستم عامل اجرا میشوند و به جای استفاده از یک سیستم عامل مجزا، از هسته سیستم عامل میزبان استفاده میکنند. هر کانتینر به صورت جداگانه از سایر کانتینرها عمل میکند، اما از همان هسته سیستم عامل میزبان استفاده میکند. به این ترتیب، کانتینرها سبکتر و سریعتر از ماشینهای مجازی هستند.
کارایی و منابع
- ماشین مجازی: به دلیل این که هر ماشین مجازی نیاز به سیستم عامل کامل و منابع مجازی سازی دارد، مصرف منابع (مثل حافظه و پردازنده) نسبت به کانتینرها بیشتر است. به علاوه، راه اندازی ماشینهای مجازی زمان بیشتری میگیرد تا اجرا شود.
- کانتینر: کانتینرها به دلیل اشتراک هسته سیستم عامل و سبک بودن، معمولاً منابع کمتری نسبت به ماشینهای مجازی مصرف میکنند. راه اندازی کانتینرها بسیار سریعتر و کارآمدتر است.
استفاده و مقیاس پذیری
- ماشین مجازی: ماشینهای مجازی بیشتر برای محیطهای پیچیده که نیاز به ایزولاسیون کامل و مجزا دارند، مناسب هستند. آنها برای تولید و تست کردن، کارایی بهتری دارند و نیازهای آنها پیچیدهتر است.
- کانتینر: کانتینرها برای برنامهها و محیطهایی که نیاز به مقیاس پذیری سریع و مدیریت بهینه منابع دارند، مناسبتر هستند. آنها برای استقرار سریع و مقیاس پذیری بهتر عمل میکنند.
مدیریت و نگهداری
- ماشین مجازی: مدیریت و نگهداری ماشینهای مجازی ممکن است پیچیدهتر باشد؛ زیرا هر کدام نیاز به به روزرسانی و پیکربندی مستقل دارند.
- کانتینر: کانتینرها به دلیل سبک بودن و وابستگی کمتر به سیستم عامل، مدیریت و نگهداری سادهتری دارند. استفاده از ابزارهایی مانند Docker و Kubernetes برای مدیریت کانتینرها میتواند این فرایند را تسهیل کند.
ایزولاسیون
- ماشین مجازی: ایزولاسیون در ماشینهای مجازی به دلیل جدا بودن سیستم عاملها بسیار قویتر است. مشکلات یا اشتباهات در یک ماشین مجازی به طور معمول بر دیگر ماشینها تأثیر نمیگذارد.
- کانتینر: در کانتینرها، ایزولاسیون به دلیل استفاده از هسته مشترک سیستم عامل به اندازه ماشینهای مجازی نیست. با این حال، فناوریهای مدرن مانند Namespaces و cgroups در لینوکس تلاش میکنند تا ایزولاسیون مناسبی را فراهم کنند.
در این جدول به طور خلاصه به مقایسه تفاوتهای کانتینر و ماشین مجازی پرداختیم.
| ویژگی | ماشین مجازی (VM) | کانتینر (Container) |
|---|---|---|
| معماری | اجرا در Hypervisor با سیستم عامل مستقل | اجرا در سطح سیستم عامل با استفاده از هسته میزبان |
| منابع | نیاز به منابع بیشتر و زمانبر در راه اندازی | مصرف کمتر منابع و راه اندازی سریعتر |
| کاربرد | مناسب برای محیطهای پیچیده و نیاز به ایزولاسیون کامل | مناسب برای مقیاس پذیری سریع و مدیریت بهینه منابع |
| مدیریت | پیچیدهتر به دلیل نیاز به به روز رسانی و پیکربندی مستقل | سادهتر به دلیل وابستگی کمتر به سیستم عامل |
| ایزولاسیون | ایزولاسیون قویتر به دلیل جدا بودن سیستم عاملها | ایزولاسیون کمتر نسبت به ماشین مجازی |
و در آخر
کانتینرها ابزارهایی هستند که به اپلیکیشنها اجازه میدهند به طور مستقل و ایزوله اجرا شوند، بدون این که به محیطهای مختلف وابسته باشند. داکر برای ساخت، توزیع و مدیریت این کانتینرها استفاده میشود، و تصاویر داکر به شکل snapshots از سیستم فایل برنامهها عمل میکنند. Kubernetes برای مدیریت و مقیاس گذاری کانتینرها در محیطهایی که سیستمها به صورت خوشهای به هم متصل هستند، به کار میرود و فرایندهای توزیع و مقیاس پذیری را تسهیل میکند. در مقایسه با ماشینهای مجازی، کانتینرها به دلیل سبک بودن و مصرف منابع کمتر، سریعتر عمل میکنند. در حالی که ماشینهای مجازی بیشتر برای محیطهای پیچیده با نیاز به ایزولاسیون کامل، مناسب هستند. کانتینرها به راحتی در محیطهای مختلف جابجا میشوند، به روزرسانیها را بدون نیاز به تغییر زیر ساختها امکان پذیر میسازند. و فرایندهای ساخت و مقیاس گذاری را بهبود میدهند.
سؤالات متداول
تفاوت اصلی کانتینرها با ماشین مجازی در چیست؟
تفاوت اصلی بین کانتینر و ماشین مجازی در این است که ماشینهای مجازی هر کدام سیستم عامل کامل خود را دارند و منابع بیشتری مصرف میکنند، در حالی که کانتینرها از هسته سیستم عامل استفاده میکنند که باعث میشود سیستم سبکتر و سریعتر عمل کند.
چگونه داکر و Kubernetes در مدیریت کانتینرها به یکدیگر کمک میکنند؟
داکر کانتینرها را ایجاد و اجرا میکند، در حالی که Kubernetes برای مدیریت و هماهنگی تعداد زیادی کانتینر در مقیاس بزرگ و توزیع شده به کار میرود.
منابع
www.comet.com/site/blog/containerization-of-machine-learning-applications/
اولین دیدگاه را اضافه کنید.