本文目录导读:
深度剖析二者的区别
概念基础
1、服务器虚拟化
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- 服务器虚拟化是一种将物理服务器资源抽象成多个虚拟服务器(虚拟机)的技术,通过在物理服务器上安装虚拟化软件(如VMware vSphere、Hyper - V等),可以创建多个相互隔离的虚拟机,每个虚拟机都有自己的操作系统、应用程序和虚拟硬件,如虚拟CPU、内存、磁盘和网络接口等。
- 一台物理服务器有8个CPU核心、32GB内存和1TB磁盘空间,通过虚拟化技术,可以创建多个虚拟机,每个虚拟机分配2个CPU核心、4GB内存和100GB磁盘空间,就像有多台独立的物理服务器一样运行不同的操作系统和应用程序。
2、容器化集群服务器
- 容器化是一种轻量级的操作系统级虚拟化技术,容器共享宿主机的操作系统内核,每个容器包含了运行应用程序所需的所有文件、库和环境变量等,容器化集群则是将多个容器组合在一起进行管理和调度。
- 在一个Linux宿主机上,可以运行多个容器,每个容器可以是一个Web应用、数据库应用等,像Kubernetes这样的容器编排工具可以对容器集群进行管理,如自动部署、扩展和负载均衡等。
资源利用效率
1、服务器虚拟化的资源利用
- 虚拟机由于每个都有自己独立的操作系统,会占用一定的系统资源用于操作系统的运行,一个运行Windows Server 2016的虚拟机,即使没有运行太多应用程序,也需要占用一定的CPU、内存等资源用于操作系统的基本服务,虚拟机之间的切换需要经过虚拟化层的转换,这也会带来一定的性能开销。
- 在存储方面,每个虚拟机都有自己独立的虚拟磁盘文件,这些文件可能会占用较多的存储空间,并且在存储I/O操作时,由于虚拟机的隔离性,可能无法充分利用物理存储设备的性能。
2、容器化集群服务器的资源利用
- 容器共享宿主机的操作系统内核,不需要为每个容器单独运行一个完整的操作系统,这使得容器在启动速度上比虚拟机快很多,通常可以在秒级启动,在大规模微服务架构中,容器可以快速地根据负载进行创建和销毁。
- 在资源占用方面,容器只占用应用程序及其依赖所需的资源,相对于虚拟机更加轻量化,多个容器可以共享宿主机的CPU、内存等资源,在高并发场景下,可以更高效地利用硬件资源,在存储上,容器的镜像分层存储机制可以减少存储空间的占用,并且在容器启动时可以快速加载镜像层。
隔离性
1、服务器虚拟化的隔离性
- 虚拟机提供了很强的隔离性,每个虚拟机都像是一个独立的物理服务器,不同虚拟机之间的操作系统、应用程序和用户数据是完全隔离的,一个虚拟机中的应用程序崩溃或者遭受恶意攻击,不会影响到其他虚拟机的运行,这种隔离性是通过虚拟化软件在硬件层和软件层进行严格的资源划分和访问控制实现的。
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- 这种强隔离性也带来了一定的资源浪费,因为每个虚拟机都需要独立的资源分配,包括虚拟硬件设备等。
2、容器化集群服务器的隔离性
- 容器的隔离性是基于操作系统的命名空间和控制组(cgroups)技术实现的,虽然容器之间共享操作系统内核,但在文件系统、网络和进程等方面可以进行隔离,这种隔离性相对虚拟机来说较弱。
- 如果宿主机的内核出现故障,可能会影响到所有容器的运行,容器之间共享内核,如果一个容器中的应用程序存在内核级别的漏洞,可能会被利用来影响其他容器。
可移植性
1、服务器虚拟化的可移植性
- 虚拟机的可移植性相对较差,由于虚拟机包含完整的操作系统和应用程序,其迁移需要考虑操作系统的兼容性、虚拟硬件的匹配等问题,将一个在VMware环境下创建的虚拟机迁移到Hyper - V环境下,可能会遇到驱动不兼容、操作系统需要重新激活等问题。
- 虚拟机的镜像文件通常比较大,在网络传输进行迁移时会比较耗时。
2、容器化集群服务器的可移植性
- 容器具有很强的可移植性,容器的镜像只包含应用程序及其依赖,不包含操作系统内核(因为在运行时共享宿主机内核),这使得容器可以在不同的宿主机环境下快速部署,只要宿主机安装了容器运行时环境(如Docker Engine)。
- 一个在开发环境中构建的容器镜像,可以很容易地部署到测试环境、生产环境中的不同服务器上,无论是物理服务器还是云服务器,只要支持容器运行时环境即可,容器镜像相对较小,在网络传输时速度更快。
管理与运维
1、服务器虚拟化的管理与运维
- 管理虚拟机需要对虚拟化软件有深入的了解,需要配置虚拟机的资源分配、网络设置、存储映射等,在更新虚拟机的操作系统和应用程序时,需要在每个虚拟机内部单独进行操作,就像管理独立的物理服务器一样。
- 当需要给多个虚拟机安装安全补丁时,需要分别登录到每个虚拟机中进行操作,这是一个比较繁琐的过程,虚拟机的备份和恢复也比较复杂,需要考虑虚拟磁盘文件、虚拟机配置文件等的备份和还原。
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2、容器化集群服务器的管理与运维
- 容器化集群通过容器编排工具(如Kubernetes)进行集中管理,可以通过编写配置文件来定义容器的部署、扩展、网络和存储等策略,可以轻松地设置容器的副本数量,根据CPU或内存负载自动扩展容器数量。
- 在更新容器中的应用程序时,只需要更新容器镜像,然后重新部署容器即可,容器的日志收集、监控等也可以通过容器编排工具进行集中管理,大大简化了运维工作。
安全性
1、服务器虚拟化的安全性
- 由于虚拟机的强隔离性,在安全性方面有一定的优势,每个虚拟机可以独立设置安全策略,如防火墙规则、用户权限等,虚拟化软件本身也提供了一些安全功能,如虚拟机之间的访问控制等。
- 虚拟机也面临一些安全威胁,如虚拟机逃逸(攻击者利用虚拟机管理程序的漏洞,从虚拟机内部突破到宿主机或者其他虚拟机)等问题。
2、容器化集群服务器的安全性
- 容器的安全性相对复杂,由于容器共享内核,内核漏洞可能会影响到所有容器,容器的隔离性相对较弱,如果容器的配置不当,可能会导致容器之间的非法访问。
- 不过,容器社区也在不断加强容器的安全措施,如通过安全容器(如runc的安全增强版本等)来提高容器的隔离性,以及采用容器安全扫描工具来检测容器镜像中的安全漏洞。
容器化集群服务器和服务器虚拟化在资源利用效率、隔离性、可移植性、管理运维和安全性等方面存在着明显的区别,在实际应用中,企业需要根据自身的业务需求、技术团队能力和预算等因素来选择适合的技术方案。
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