Docker/Container und Virtuelle Maschinen

Container und Virtuelle Maschinen

Varianten

Hardware
Betriebssystem
- Linux, FreeBSD, macOS, Windows, …
Virtualisierung

Herkömmliche Virtualisierung

Im rechten Bild wird eine herkömmliche Virtualisierung mit virtuellen Maschinen (VM) dargestellt

Dabei wird in der VM ein komplettes Betriebssystem (das "Gast-Betriebssystem") installiert und darin läuft dann die gewünschte Anwendung
Die Virtualisierung (VirtualBox, VMware, ...) läuft dabei als Anwendung auf dem Host-Betriebssystem und stellt dem Gast-Betriebssystem in der VM einen Rechner mit CPU, RAM, zur Verfügung und übersetzt die Systemaufrufe in der VM in die entsprechenden Aufrufe im Host-Betriebssystem
Dies benötigt in der Regel entsprechende Ressourcen: Durch das komplette Betriebssystem in der VM ist eine VM (die als Datei im Filesystem des Host-Betriebssystems liegt) oft mehrere 10GB groß
Für die Übersetzung werden zusätzlich Hardwareressourcen benötigt, d.h. hier gehen CPU-Zyklen und RAM "verloren"
Das Starten einer VM dauert entsprechend lange, da hier ein komplettes Betriebssystem hochgefahren werden muss
Dafür sind die Prozesse in einer VM relativ stark vom Host-Betriebssystem abgekapselt, so dass man hier von einer "Sandbox" sprechen kann: Viren o.ä
können nicht so leicht aus einer VM "ausbrechen" und auf das Host-Betriebssystem zugreifen (quasi nur über Lücken im Gast-Betriebssystem kombiniert mit Lücken in der Virtualisierungssoftware)

Virtualisierung auf Containerbasis

Im linken Bild ist eine schlanke Virtualisierung auf Containerbasis dargestellt

Die Anwendungen laufen direkt als Prozesse im Host-Betriebssystem, ein Gast-Betriebssystem ist nicht notwendig
Durch den geschickten Einsatz von namespaces und cgroups und anderen in Linux und FreeBSD verfügbaren Techniken werden die Prozesse abgeschottet, d. h. der im Container laufende Prozess "sieht" die anderen Prozesse des Hosts nicht
Die Erstellung und Steuerung der Container übernimmt hier beispielsweise Docker
Die Container sind dabei auch wieder Dateien im Host-Filesystem
Dadurch benötigen Container wesentlich weniger Platz als herkömmliche VMs, der Start einer Anwendung geht deutlich schneller und die Hardwareressourcen (CPU, RAM, ...) werden effizient genutzt
Nachteilig ist, dass hier in der Regel ein Linux-Host benötigt wird (für Windows wird mittlerweile der Linux-Layer (WSL) genutzt; für macOS wurde bisher eine Linux-VM im Hintergrund hochgefahren, mittlerweile wird aber eine eigene schlanke Virtualisierung eingesetzt)
Außerdem steht im Container üblicherweise kein graphisches Benutzerinterface zur Verfügung
Da die Prozesse direkt im Host-Betriebssystem laufen, stellen Container keine Sicherheitsschicht ("Sandboxen") dar!

In allen Fällen muss die Hardwarearchitektur beachtet werden: Auf einer Intel-Maschine können normalerweise keine VMs/Container basierend auf ARM-Architektur ausgeführt werden und umgekehrt

Linzenz

Docker ist freie Software