靈活運用 Docker - Container 觀念與 VM 的差異

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What's the Diff: Containers vs VMs
What's the Diff: Containers vs VMs

在討論容器化技術之前,要先了解到底 容器(Container)虛擬機器(Virtual Machine, VM) 兩者之間的差異到底在那。

雖然 Container 與 Virtual Machine 都是基於作業系統 (Operating System, OS) 的高階虛擬化的技術,但是兩者的架構與完全不一樣。

VM 是從操作系統層虛擬化,在 主要作業系統(Host OS) 上,再建立獨立的 OS 環境(Guest OS)

Container 則從應用程序層入手,將應用程序打包成映像檔,共用主要作業系統(Host OS)

容器(Container) v.s. 虛擬機器(Virtual Machine, VM)

Vitual Machine, VM

Virtual Machine 是從 作業系統 下手,它的目標就是 建立一個可以執行完整作業系統的獨立環境

說到這,就不得不提到 Hypervisor,它又稱為虛擬機器監視器 (Virtual Machine Monitor, VMM),是 Guest OS 與實體機器(physical hardware)的中間層。

一方面,以軟體的方式,模擬硬體環境替代實體機器,提供適當的 CPU、記憶體、硬碟容量……等虛擬硬體資源給 OS 使用。

另一方面,負責協調不同虛擬硬體之間對實體機器的操作,以達到多個 OS 與應用程式共用同一套實體機器的資源。例如 VMware vSphere 或 Microsoft Hyper-V 就是 Hypervisor。

可以想成,Hypervisor 就是硬體提供商,它單純只提供硬體。因此,需要安裝作業系統,才能執行應用程式。而安裝在 Hypervisor 上的 OS,又稱為 Guest OS。

Container

Container 則是直接針對 應用程式層 下手,一方面將 應用程式本身與相關的函式庫、環境配置檔,打包成映像檔 (Image),以達到應用程式的獨立與模組化。

另一方面,藉由 OS 層的抽象化,經由 Containers Daemon 的支援,讓每一個 Container 都是獨立環境的前提下,共用 Host OS。這種架構,讓 Container 可運行在實體機、虛擬器,或是雲端基礎設施 (cloud infrastructure)。

因為 Container 共用 Host OS,所以不像 VM,需要等待 Guest OS 的啟動時間。自然 Container 的啟動時間遠快於 VM。

🔔 題外話 🔔

Container 技術最早是被發佈與運用在 Linux 之中,經過 Docker 的推廣,才讓 Container 真正的大紅,因此早期僅支援 Linux 環境。

若要在 Windows 之中使用,只能透過 Virtaul Machine 安裝 Linux Kernel 才能使用,造成 container 在 Windows 的環境下,效能表現不佳,讓許多基於 Windows 的軟體開發商避而不用。

雖然 Microsoft 先是推出 Windows Subsystem for Linux (WSL),提供 Linux 的程式於 Windows 上使用,但依然有所局限。

在 2017 年 Linux Container on Windows (LCOW) 與 Windows Container on Linux (WCOL) 的推出,更是消弭了 Windows 與 Linux 之間的那道牆。

在 2020 年 9 月 Microsoft 調整 WSL 的架構,推出 WSL2,讓完整的 Linux 核心跑在 Hyper-V 的虛擬機器,提供更貼近原生 Linux 的使用體驗。

補充資料

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