コンテナと仮想マシン: 違いの説明 [2023]

視覚化ツールを使い始めたばかりですか?または、コンテナーや仮想マシンに関するテクノロジーに関する会話をハッキングして進みます。

仮想化には、RAM、CPU、ネットワーク、ディスクなどの単一のリソースを「仮想化」し、複数のリソースとみなすことができるプロセスが伴います。主な違いは、コンテナーはオペレーティング システム レベルより上位に構築されたソフトウェア レイヤーのみを仮想化できることです。対照的に、仮想マシンはマシン全体をハードウェア層まで仮想化できます。

明確な違いはありますが、コンテナと仮想マシンの間には、IT 効率の向上、アプリケーションへの移植性の利用、DevOps の強化、ソフトウェア開発ライフ サイクル (SDLC) などの類似点のリストがあります。これについては後で詳しく説明します。

この投稿では、コンテナーと仮想マシンを分類し、両方の利点を詳しく説明し、最後にニーズに基づいて適切なツールを選択する方法について説明します。また、コンテナーと仮想マシンに関する前提知識があることも前提としています。まだお持ちでない場合でも、ここから始めるのが最適です。

仮想化の歴史

コンテナが急増する前は、物理インフラストラクチャ内で環境を分離するための唯一のソリューションは仮想マシンでした。しかし 、Docker が 最初のコンテナ化ソフトウェアをリリースしたのは 2013 年になってからでした。

それ以来、コンテナに対する関心が広がり、コンテナがクラウド コンピューティングの状況をどのように形作っているかに気づいたかもしれません。

多くの開発者は、特にコンテナーによって提供されるアジャイル開発の利点に対して、より関心を集めています。ただし、コンテナと仮想マシンは、既存の物理インフラストラクチャのリソースを最適化して構築されていることに注意してください。

仮想化の仕組み

仮想化には、ソフトウェアを使用してコンピュータ ハードウェア上に抽象化層を作成することが含まれ、これにより、特に 1 台のコンピュータのハードウェア要素を複数のコンピュータに分割できるようになります。このようなソフトウェアはハイパーバイザーと呼ばれます。

ハイパーバイザーを使用すると、さまざまなオペレーティング システムを同時に実行し、共通の物理コンピューティング リソースを共有できます。物理コンピュータまたはデータセンターのサーバーで使用すると、物理コンピュータがコンピュータのオペレーティング システム (OS) やアプリケーションをハードウェアから分離できるようになります。その後、それ自体を複数の「仮想マシン」に分割することができます。

コンテナとは何ですか?

コンテナは、仮想化を処理するための軽量で機敏な方法です。また、ハイパーバイザーを必要としないため、リソースをより迅速にプロビジョニングし、新しいアプリケーションを迅速に利用できるようになります。

コンテナーを、マネージド アプリケーション ソフトウェア アプリケーションの実行に必要な依存関係を含むソフトウェア パッケージとして表示することもできます。

依存関係には、システム ライブラリ、外部 (サードパーティ) コード パッケージ、およびその他すべてのオペレーティング システム レベルのアプリケーションが含まれます。コンテナーに含まれるすべての依存関係は、オペレーティング システムよりも上位のスタック レベルに存在します。

長所👍

1. 反復速度 – コンテナーは軽量であり、高レベルのソフトウェアのみが含まれています。簡単に調整でき、すぐに繰り返すことができます。コンテナーは、テスト駆動の開発とデプロイメントが可能であるため、ソフトウェアの迅速な配信も可能にします。
2. 堅牢なエコシステム – ほとんどの場合、コンテナー ランタイム システムは、すでにホストされている既製コンテナーのパブリック リポジトリを提供します。リポジトリには、ダウンロードして展開できるデータベースやメッセージング システムなどのさまざまな一般的なソフトウェア アプリケーションが含まれており、開発チームの時間を短縮します。
3. スケーリング – 大量のワークロードとトラフィックを処理できるため、コンテナーが推奨されます。情報技術 (IT) の専門家は、コンテナを使用してリソース効率の高いクラウド インフラストラクチャを管理および提供し、柔軟な使用を促進できます。
4. マイクロサービス – 複数のマイクロサービスをデプロイする場合、コンテナーが最適です。マイクロサービスには、主要なアプリケーションまたはソフトウェアの一部である小さなコンポーネントが含まれます。各マイクロサービスをコンテナーとしてパッケージ化すると、シームレスなデプロイ、スケーリング、管理が可能になります。

短所👎

1. 共有ホスト エクスプロイト – コンテナはオペレーティング システム層の下に構築された共通の基盤となるハードウェア システムを共有するため、1 つのコンテナ内のエクスプロイトが破損して拡散し、基盤となるハードウェアに影響を与える可能性があります。また、ほとんどのコンテナーには事前構築済みコンテナーのパブリック リポジトリがあるという事実により、セキュリティ リスクが生じます。このリスクは、侵害または悪用されたパブリック イメージがサイバーセキュリティ攻撃の危険にさらされる脆弱性として機能する場合に顕在化します。
2. 1 つのオペレーティング システムのみを実行 – 1 つのオペレーティング システムのみを使用する場合、コンテナーを使用すると以前のバージョンを実行できます。これは良いことです。ただし、異なるオペレーティング システムを対象としている場合、コンテナーは最適なオプションではありません。

人気のコンテナベンダー

有名なコンテナプロバイダーをいくつか紹介します。

1. Docker – Docker は 、世界で最も広く採用されているコンテナ ソリューションです。 Docker Hub は、最も人気のあるコンテナ化されたアプリケーションの大規模なリポジトリです。 Docker Hub からコンテナーをダウンロードし、ローカルの Docker ランタイムをデプロイできます。
2. Linux Containers (LXC) – Linux Containers プロジェクトは、Linux オープンソース コンテナ ランタイムの背後にあります。 LXC は、オペレーティング システムのプロセスを相互に分離します。 Docker をさらに深く掘り下げると、Docker がその基礎となるアーキテクチャで LXC を使用していることがわかります。

仮想マシンとは何ですか?

一方、仮想マシン (VM) は、中央処理装置 (CPU)、ディスク、ネットワーク デバイスなどの低レベルのハードウェア機器の完全なエミュレーションを提供する、大きな (重い) ソフトウェア パッケージです。

VM を使用すると、1 台のコンピューター内で、異なるオペレーティング システム上で複数のマシンを実行できます。前述したように、ハイパーバイザーは、VM が物理コンピューターと対話する方法です。ハイパーバイザーは VM を互いに分離し、メモリやプロセッサなどのリソースを VM 間で割り当てます。

長所👍

1. 完全な分離セキュリティ – 仮想マシンは完全なスタンドアロン システムとして分離して動作し、他の仮想マシンからの悪用や中断の影響を受けません。個々の仮想マシンに対して攻撃が開始された場合、その仮想マシンは隔離されるため、隣接する仮想マシンを汚染することができなくなります。
2. インタラクティブな開発 – 多くの場合、コンテナーは、コンテナーの実行に必要な予想される依存関係と構成の静的な定義です。仮想マシンは動的であるため、対話型の開発が可能です。ハードウェアのニーズを指定したら、仮想マシンを必要最低限​​のコンピューターとみなしてください。ソフトウェアを手動でインストールし、仮想マシンを使用して現在の状態の構成をキャプチャできます。仮想マシンのスナップショットはバージョン管理として使用でき、必要に応じて仮想マシンを特定の時点のソフトウェアに復元したり、必要な構成で追加のマシンをスピンアップしたりすることができます。

短所👎

1. 反復速度 – 仮想マシンはフルスタック ソフトウェアであるため、構築に時間がかかります。仮想マシンのスナップショットの変更を反復して、最近の更新が期待どおりに動作していることを検証するのに時間がかかる場合があります。
2. ストレージ サイズのコスト – VM がやはりフルスタック ソフトウェアであるという事実から、おそらく、かなりのコストがかかると予想されるでしょう。はい、それらは多くのストレージスペースを占有し、すぐにギガバイトまで増加します。その結果、VM をホストしているいずれかのマシンのスペースが不足します。

人気の仮想マシン ベンダー

以下に、人気のある仮想マシン ベンダーをいくつか示します。

1. Virtualbox – Virtualbox は 、最も確立された仮想マシン プラットフォームの 1 つです。 Virtualbox エコシステムには、仮想マシン イメージを開発および配布するための追加ツールがあります。これは、Oracle が所有する無料のオープンソース アーキテクチャ エミュレーション システムです。
2. VMware – VMware は x86 アーキテクチャ ハードウェア上に構築されており、上場企業です。このソリューションには、仮想マシンを展開および管理するためのハイパーバイザーが付属しています。仮想マシンを管理するための堅牢なユーザー インターフェイス (UI) と、サポート機能を提供する効率的なエンタープライズ ツールとして好まれています。

コンテナ対仮想マシン

仮想マシンは以前から存在していましたが、同様の目的でコンテナに置き換えられています。両方のテクノロジー スタックの長所と短所を見てきました。主な違いは次のとおりです。

特徴	コンテナ	仮想マシン
各 VM にオペレーティング システムが搭載されているため、サイズが大きく、移植性が低くなります。仮想マシンは、ギガバイト単位で測定される大きなスペースを占有します。 VM は移植可能ではありません。	独自のオペレーティング システムを持っていません。	独自のオペレーティング システムを使用しているため、次のような追加のタスクを実行します。ホスト OS と互換性のないプログラム、異なるオペレーティング システムでの複数のプログラムの実行、オペレーティング システムのリソースと機能を共有できないアプリケーションの実行。
サイズと携帯性	オペレーティング システムを共有しているため、小型で持ち運び可能です。コンテナーはメガバイト単位で測定されるスペースを占有します。 コンテナは異なるコンピュータ間で移動できます。	コンテナーは、オペレーティング システムがすでに実行されているため、仮想マシンよりも高速に実行されます。実行には数秒かかります。
起動速度	VM は最初に独自のオペレーティング システムを起動する必要があるため、速度が遅くなります。起動には数分かかります。	VM の価格は比較的高く、リソースと複雑さの層の必要性が高く、コストも高くなります。
リソースへのアクセス	コンテナはホスト マシン内のすべてのリソースにアクセスできます。	仮想マシンは、ハイパーバイザーによって割り当てられた特定のリソースを使用します。
安全	安全性が低くなります。共有ホスト オペレーティング ソフトウェア上で実行されているコンテナは、ホスト OS が侵害されると脆弱になります。	複雑な展開。 VM の複雑さのレベルは、開発にさらに多くの時間が必要であることを示しています。導入も同様です。
導入	導入が簡単。これはその性質上、「自己完結型」であり、展開、移動、アップグレードが若干容易であるためです。	VM の価格は比較的高くなります。リソースと複雑さの層の必要性が高く、それに伴いコストも高くなります。
料金	コンテナーの価格は、VM よりも要件が少ないため比較的安価です。	VM の価格は比較的高く、リソースと複雑さの層の必要性が高く、コストも高くなります。

コンテナと仮想マシンを同時に使用する方法

コンテナーと仮想マシンを一緒に使用できるかどうか疑問に思っている場合、答えは「はい」です。ただし、実際に使用できるケースは限られています。 VM を作成して、特定のハードウェア構成をエミュレートし、オペレーティング システムをインストールできます。

VM がオペレーティング システムを起動して完全に機能すると、コンテナをインストールできる特定のハードウェアを備えたエミュレートされた計算システムが装備されます。

この構成を説明する良い例は、チップ導入用のシステムを実験することです。 BeagleBone 開発ボードや Raspberry Pi などのオンチップ計算デバイスの一般的な方法の一部は、実際のハードウェアでテストする前に、仮想マシンとしてエミュレートして、動作 (実行) コンテナーを実験できます。

コンテナと仮想マシンの結合を使用するもう 1 つの利点は、セキュリティが強化されることです。たとえば、仮想マシンにコンテナをデプロイできます。これがどのように役立つかを示すために、1 台のコンピューターに 10 個のコンテナーがデプロイされている例を考えてみましょう。

コンピューターが侵害された場合、10 個のコンテナーに影響を与える危険があります。このソリューションは、10 個のコンテナを 10 台の仮想マシンに分散することで実現されます。 1 つの仮想マシンが侵害されても、システム アプリケーションの他の部分は通常は動作し続けます。

最後の言葉

プロジェクトの正確なハードウェア仕様がある場合、または 1 つのハードウェアで開発しながら別のハードウェアをターゲットにしている場合 (Windows と MacOS など)、仮想マシンを使用するのが最善です。要件が「ソフトウェアのみ」である場合、最良の選択肢はコンテナーを使用することです。

ほとんどの場合、どちらを選択してもニーズは満たされます。最適なものを選択するには、リソースのニーズとそれに伴うトレードオフを理解してください。したがって、適切なツールはプロジェクトによって異なります。

迅速かつ効率的なデプロイが必要な場合は、コンテナーが最良の選択です。組織がハードウェア上で完全なオペレーティング システムを仮想化する必要がある場合は、VM が最適です。セキュリティを最大限に高めたい場合は、両方を組み合わせるのが最適です。ただし、それにはコストがかかります。

最後に、コンテナーと仮想マシンは両方とも有効なソリューションです。ただし、仕様が決定的な指針となるはずです。さらに詳しいガイダンスと深い理解が必要な場合は、「Docker と仮想マシンの比較」に進むことをお勧めします。