تفاوت داکر با ماشین مجازی چیست؟ بررسی ضروری‌ترین فاکتورها

نوشته شده توسط: تیم فنی نیک آموز

تاریخ انتشار: ۲۹ تیر ۱۴۰۳

آخرین بروزرسانی: ۳۰ تیر ۱۴۰۳

زمان مطالعه: 12 دقیقه

تفاوت داکر با ماشین مجازی مانند فرق یک ماشین اسپرت با کامیونی بزرگ است. داکر مثل یک ماشین اسپورت پرسرعت و چابک بوده و ماشین مجازی مانند یک کامیون بزرگ و جادار است. Docker یک پلتفرم متن‌باز بوده که برای بسته‌بندی نرم‌افزار به واحدهای استاندارد به نام کانتینر استفاده می‌شود. هر کانتینر شامل کد برنامه و محیط آن، ازجمله کتابخانه‌ها، ابزارهای سیستم و زمان اجرا است. با استفاده از این پلتفرم، می‌توانید برنامه‌ها را روی هر ماشینی مستقر و مقیاس‌بندی کنید و خیالتان از اجرای کد شما به‌طور مداوم راحت خواهد بود. ماشین مجازی یک کپی دیجیتال از یک ماشین فیزیکی است. شما می‌توانید چندین Virtual machine با سیستم‌عامل‌های جداگانه خود روی همان سیستم‌عامل میزبان اجرا کنید.

در این مقاله، به بررسی موشکافانه تفاوت‌های فنی داکر و VM می‌پردازیم و مزایا و معایب هر یک را به‌صورت خلاصه بررسی می‌کنیم تا به شما در انتخاب مناسب‌ترین فناوری برای نیازهایتان کمک کنیم.

ماشین مجازی چیست؟

تصور کنید به جای اینکه چندین کامپیوتر جداگانه برای راه‌اندازی سیستم‌عامل‌های مختلف، سرورها و برنامه‌ها داشته باشید، همه آن‌ها را روی یک کامپیوتر واقعی اجرا کنید. این دقیقاً کاری است که مجازی‌سازی انجام می‌دهد. با استفاده از نرم‌افزارهای خاص، یک لایه مجازی روی سخت‌افزار واقعی ایجاد می‌شود که به آن «هایپروایزر» (Hypervisor) می‌گویند. این هایپروایزر مانند یک مدیر آپارتمان است که منابع یک کامپیوتر قدرتمند را به بخش‌های مختلف تقسیم می‌کند تا هر بخش بتواند به‌صورت مجزا و ایزوله، سیستم‌عامل یا برنامه خودش را اجرا کند.

مزایا و معایب ماشین مجازی در یک نگاه

مزایا	معایب
چندکاره‌بودن: روی یک رایانه فیزیکی می‌توانید چندین سیستم عامل مختلف اجرا کنید.	محدودیت منابع پردازشی: ماشین‌های مجازی برای قدرت پردازش به سخت‌افزار زیربنایی متکی هستند؛ به این معنی که هنگام اجرای برنامه‌های پرمصرف، ممکن است با محدودیت‌هایی مواجه شوید.
کاهش هزینه: ماشین‌های مجازی می‌توانند چندین سیستم مجازی را روی یک رایانه فیزیکی اجرا کنند؛ درنتیجه، نیاز به سخت‌افزار اضافی را کاهش دهند.	مشکلات پایداری: اجرای چندین ماشین مجازی روی یک رایانه ممکن است باعث ایجاد مشکلاتی در پایداری شود؛ زیرا سیستم‌عامل مهمان حافظه، رم یا قدرت پردازش اختصاصی خود را ندارد.
امنیت: استفاده از سیستم‌های جداگانه باعث افزایش امنیت سایبری آن‌ها می‌شود و خطر دسترسی غیرمجاز یا تداخل را به حداقل می‌رساند. اگر یکی از ماشین‌های مجازی هک یا به بدافزار آلوده شود، سایر ماشین‌های مجازی که روی همان سخت‌افزار قرار دارند، تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند.	سرعت محدود: عملکرد برنامه روی یک ماشین مجازی معمولاً کندتر از اجرای همان فرآیند روی سیستم عامل میزبان خواهد بود.
قابلیت ارتقا و انعطاف‌پذیری: این مکانیزم انعطاف‌پذیر به شما امکان می‌دهد به‌راحتی ماشین‌های مجازی را اضافه یا حذف کنید.	وابستگی به سخت‌افزار میزبان: از آنجایی که ماشین‌های مجازی کاملاً به سخت‌افزار زیربنایی وابسته هستند، هرگونه خرابی در رایانه میزبان، به‌طور مستقیم بر عملکرد ماشین‌های مجازی تأثیر می‌گذارد.

داکر چیست؟

تصور کنید برنامه‌ای روی یک سیستم، بی‌نقص کار می‌کند، اما روی سیستم دیگری به‌خاطر تفاوت محیط نرم‌افزاری، اجرا نمی‌شود. اینجا است که داکر به‌عنوان منجی دنیای برنامه‌نویسی وارد می‌شود. داکر محبوب‌ترین پلتفرم برای کانتینرهای نرم‌افزاری است. کانتینرهای داکر، در مقایسه با ماشین‌های مجازی، جایگزین‌های سبک‌تری هستند که از سیستم‌عامل میزبان استفاده می‌کنند. برخلاف ماشین‌های مجازی که نیازمند رم اختصاصی و ازپیش‌تعریف‌شده هستند، کانتینرها در این زمینه دست شما را باز می‌گذارند.

با استفاده از کانتینرها، یک توسعه‌دهنده می‌تواند کل برنامه را به‌همراه تمام اجزای سازنده‌ آن، مثل کتابخانه‌ها و وابستگی‌های دیگر، در یک بسته‌ واحد تحویل دهد. برای مدیریت این بسته‌ها، از فایل docker-compose استفاده می‌شود. همچنین، به لطفِ رابط کاربریِ اجرای کانتینر (CRI)، شما گزینه‌های متنوعی برای ذخیره‌سازی ماشین مجازی و برقراری ارتباط لحظه‌ای در اختیار دارید.

به‌طور ساده، داکر به شما این امکان را می‌دهد که برنامه‌هایتان را به‌صورت بسته‌های قابل حمل درآورید که روی هر سیستمی با داشتن داکر، بدون دردسر اجرا شوند؛ این یعنی صرفه‌جویی در زمان، کاهش خطا و درنهایت، کدنویسی لذت‌بخش‌تر.

مزایا و معایب داکر در یک نگاه

مزایا	معایب
قابل حمل: برنامه‌ها را در هر محیطی می‌توانید اجرا کنید.	پیچیدگی: کار با داکر برای کسانی که با تکنولوژی کانتینر (Container) آشنایی ندارند، کمی پیچیده است.
مقیاس‌پذیری: با کم و زیادکردن تعداد کانتینرها به‌صورت پویا، می‌توانید برنامه‌ها را به‌راحتی کوچک یا بزرگ کنید.	امنیت: هرگونه تنظیم اشتباه کانتینرها، امنیت سیستم را به خطر می‌اندازند.
سازگاری: داکر تضمین می‌کند برنامه شما در محیط‌های مختلف و مراحل مختلف توسعه، تست و اجرا، عملکرد ثابتی داشته باشد. این قابلیت باعث می‌شود نگران نباشید که تغییرات باعث رفتار غیرمنتظره سیستم شود.	عملکرد: کانتینرهای داکر برای برنامه‌های پر‌منابع، که نیاز به عملکرد خیلی بالا و تأخیر کم دارند، ممکن است ایده‌آل نباشند؛ چون منابع با سیستم میزبان به اشتراک گذاشته می‌شوند.
کارآمدی: کانتینر داکر سبک بوده و منابع کمتری از سیستم می‌گیرد. این ویژگی باعث می‌شود راه‌اندازی و خاموش‌کردن آن سریع باشد و فرآیند توسعه و استقرار برنامه‌ها را روان‌تر کند.	سازگاری: ممکن است کانتینریزه‌کردن برای برنامه‌های قدیمی یا برنامه‌هایی که به ویژگی‌های خاص هسته (Kernel) سیستم‌عامل وابسته هستند، مناسب نباشد.

معماری داکر در مقایسه با ماشین مجازی: اولین تفاوت

ماشین مجازی (VM) مثل یک کامپیوتر کامل اما مجازی است. این کامپیوتر مجازی سیستم‌عامل، برنامه‌ و تمام وابستگی‌های آن‌ مثل کتابخانه‌ها و فایل‌های اجرایی را اجرا می‌کند. یک هایپروایزر (Hypervisor) نقش مدیر را بازی کرده و بین سخت‌افزار (کامپیوتر اصلی) و ماشین مجازی ارتباط برقرار می‌کند. هایپروایزر منابع سخت‌افزاری مثل CPU، رم و حافظه را که هنگام ساخت ماشین مجازی تعریف شدند، به‌صورت اختصاصی در اختیار آن قرار می‌دهد. روی یک سرور قدرتمند می‌توان چندین ماشین مجازی را با یک هایپروایزر واحد اجرا کرد و صدها برنامه را درون هر ماشین مجازی به ‌کار انداخت.

در بررسی تفاوت داکر با ماشین مجازی، یک کانتینر داکر فقط شامل وابستگی‌های موردنیاز خودش است. نرم‌افزاری به نام container Engine این فرآیند مجازی‌سازی را در Docker مدیریت می‌کند. container Engine بین کانتینرهای درحال اجرا و سیستم‌عامل زیرین، چه فیزیکی و چه مجازی، هماهنگی ایجاد می‌کند.

مقایسه کارایی و عملکرد: اصلی ترین تفاوت داکر با ماشین مجازی

تفاوت اصلی بین داکر و ماشین مجازی به عملکرد آن‌ها مربوط می‌شود. ماشین‌های مجازی منابع بیشتری مصرف می‌کنند؛ چون برای راه‌اندازی، نیاز به بارگذاری کل سیستم‌عامل دارند. در مقابل، معماری سبک‌وزنِ کانتینرهای داکر باعث می‌شود منابع کمتری مصرف شود. در ماشین‌های مجازی، منابعی مثل CPU، حافظه و ورودی / خروجی ممکن است به‌صورت دائمی به یک کانتینر اختصاص داده نشوند؛ درحالی‌که در کانتینرهای داکر، میزان استفاده از منابع با حجم کاری یا ترافیک تغییر می‌کند. همچنین، بالابردن ظرفیت و تکثیر یک کانتینر داکر، بسیار ساده‌تر از ماشین مجازی است؛ چون نیازی به نصب سیستم‌عامل در آن‌ها نیست.

امنیت در داکر و ماشین‌های مجازی: مهم‌ترین تفاوت داکر با ماشین مجازی

مهم‌ترین مزیت کانتینرهای داکر مصرف پایین منابع است. اما چون از هسته سیستم‌عامل میزبان استفاده می‌کنند، اگر یک حفره امنیتی در هسته باشد، کل کانتینرها در خطر هستند. با این حال، داکر ابزارهای امنیتی پیشرفته‌ای هم دارد. از طرف دیگر، ماشین‌های مجازی (VM) چون یک سیستم‌عامل کامل را اجرا می‌کنند، یک لایه جداسازی بیشتر برای برنامه‌ها دارند. اگر سیستم‌عامل خودش امنیت بالایی داشته باشد، VMها امنیت بیشتری را نیز تضمین می‌کنند.

انعطاف و مقیاس پذیری؛ کاربردی ترین تفاوت داکر با ماشین مجازی

به‌نظر شما چقدر راحت می‌توان محیط‌های جداگانه‌ای را که با VM و داکر ساختیم، دوباره ایجاد کنیم؟ اینجا اندازه و کارایی اینجا حرف اول را می‌زند. وقتی شما بخواهید چند برنامه‌ مختلف را اجرا کنید و هرکدام را روی یک VM جداگانه قرار دهید، این کار چندان بهینه نیست و منابع زیادی را مصرف می‌کند. درعوض، چون کانتینرهای داکر سبک و پرسرعت هستند، برای اجرای هم‌زمان چند برنامه، خیلی بهترند. به‌عبارتی، داکرها مقیاس‌پذیری بالاتری دارند.

مقایسه هزینه ها و مدیریت: اساسی ترین تفاوت داکر با ماشین مجازی

به‌طورکلی، داکر به‌دلیل نیاز به منابع کمتر، مقرون‌به‌صرفه‌تر از ماشین‌های مجازی بوده و مدیریت آن نیز ساده‌تر است. هزینه ماشین مجازی به عوامل مختلفی مانند اندازه و نوع ماشین مجازی، تعداد ماشین‌های موردنیاز و هزینه مجوز نرم‌افزار بستگی دارد. باوجوداین، ماشین‌های مجازی برای برخی از برنامه‌ها، مانند برنامه‌هایی که به عملکرد بالا یا انزوا نیاز دارند، مناسب‌تر هستند.

تفاوت داکر با ماشین مجازی در یک نگاه

ویژگی	داکر	ماشین مجازی
سرعت اجرا	چند ثانیه	چند دقیقه
دردسترس‌بودن	تصاویر آماده (image) به‌راحتی پیدا می‌شود.	پیداکردن ماشین‌های مجازی آماده، دشوار است.
پیچیدگی استفاده	کمی پیچیده و نیاز به ابزارهای جانبی	ساده و سر راست
پشتیبانی از سیستم‌عامل	فقط لینوکس	قابلیت اجرای انواع سیستم‌عامل‌های مهمان را دارد.
موتور اجرا	موتور اجرایی (execution engine)	هایپر visor
وزن	سبک‌وزن	سنگین‌وزن
سیستم‌عامل میزبان و مهمان	می‌تواند متفاوت باشد.	می‌تواند متفاوت باشد.
تعداد قابل اجرا	می‌توان تعداد زیادی داکر را روی یک لپ‌تاپ اجرا کرد.	نمی‌توان بیش از چند ماشین مجازی را روی یک لپ‌تاپ اجرا کرد.
شبکه	قابلیت دریافت کارت شبکه مجازی و داشتن IP و پورت مجزا	هر ماشین مجازی، کارت شبکه مجازی خود را دارد.
اشتراک‌گذاری فایل	امکان‌پذیر است.	اشتراک‌گذاری کتابخانه و فایل‌ها به‌راحتی امکان‌پذیر نیست.
امنیت	به خود داکر بستگی داشته و نیازمند توجه ویژه‌ای است.	امنیت وابسته به هایپر visor است.
قابل حمل	قابل حمل و جابه‌جایی بین سیستم‌های مختلف	وابسته به هایپر visor است.

موارد کاربردی در داکر و ماشین مجازی

داکر و ماشین‌های مجازی هردو به شما کمک می‌کنند تا چندین برنامه را به‌طور همزمان در محیط تولید اجرا کنید. اما تفاوت اصلی آن‌ها در این است:

ماشین مجازی: به شما کمک می‌کند منابع زیرساخت خود را بهینه کنید؛ یعنی با استفاده از ماشین مجازی می‌توانید بیشترین تعداد VM ممکن را روی سخت‌افزار و نرم‌افزار خود داشته باشید.
داکر: به شما کمک می‌کند منابع توسعه خود را بهینه کنید. داکر این کار را با فعال‌کردن امکاناتی مانند میکروسرویس ها و بهترین شیوه‌های DevOps انجام می‌دهد.

بسیاری از ارائه‌دهندگان فضای ابری، از ماشین‌های مجازی برای ارائه سرورهای شخصی به کاربران استفاده می‌کنند. به همین دلیل، اجرای داکر روی فضای ابری معمولاً به‌معنای اجرای آن روی ماشین‌های مجازی‌ است که قبلاً برای شما آماده شده‌اند. بنابراین، سؤال اصلی این نیست که داکر یا ماشین مجازی؟ بلکه این است که داکر با ماشین مجازی یا فقط ماشین مجازی به‌تنهایی؟

هدف اصلی باید کاهش هزینه‌های محاسباتی باشد. با استفاده از تکنولوژی کانتینر می‌توان تراکم استقرار را بهبود بخشید و برنامه‌ها را سبک‌تر و قابل حمل‌تر کرد؛ یعنی به‌جای اینکه مجبور باشید از چند ماشین مجازی استفاده کنید، چندین برنامه را می‌توانید روی یک ماشین مجازی اجرا کنید.

چه زمانی از داکر به‌همراه ماشین مجازی استفاده کنیم؟

اجرای حداکثر تعداد برنامه روی یک هسته سیستم‌عامل
اولویت‌بندی منابع محاسباتی و ذخیره‌سازی
راه‌اندازی چندین نمونه از یک برنامه واحد

چه زمانی فقط از ماشین مجازی استفاده کنیم؟

اولویت‌بندی جداسازی و امنیت
اجرای چندین برنامه با وابستگی‌های سیستم‌عامل متفاوت روی یک سرور
اجرای برنامه‌ای که به تمام منابع و قابلیت‌های یک سیستم‌عامل نیاز دارد.

به‌طور خلاصه، اگر برنامه‌های یکپارچه‌ای دارید که نیازی به تبدیل‌شدن به میکروسرویس‌ها ندارند، استفاده از ماشین مجازی به‌تنهایی کافی است. اما، کانتینرهای داکر (به‌همراه ماشین مجازی) برای توسعه و استقرار برنامه‌های جدیدتر و ابری براساس معماری میکروسرویس‌ها مناسب‌تر هستند.

آینده داکر و ماشین های مجازی

بسیاری از افراد درحال حاضر درمورد این موضوع که آیا کانتینرها درحال جایگزین‌کردن ماشین‌های مجازی هستند، تردید دارند. پاسخ قطعی به این سؤال وجود ندارد؛ اما به‌نظر می‌رسد باتوجه به پیکربندی‌ها و مزایا، کانتینرها روبه پیشرفت هستند.

یکی از پیش‌بینی‌های مهم در این زمینه، پیش‌بینی شرکت گارتنر، یک موسسه تحقیقاتی جهانی است. آن‌ها پیش‌بینی کردند تا سال ۲۰۲۳، بیش از ۵۰ درصد از شرکت‌ها، از کانتینرهای داکر استفاده خواهند کرد. آماری که نشان می‌دهد کانتینرها به‌طور ویژه‌ای محبوب می‌شوند. علاوه‌براین، پیش‌بینی می‌شود درآمد داکر از ۴۶۵.۸ میلیون دلار در سال ۲۰۲۰ به ۹۴۴ میلیون دلار در سال ۲۰۲۴ افزایش یابد. این نشان‌دهنده رشد قابل توجهی در این بازار است.

به‌طورکلی، به‌نظر می‌رسد که کانتینرها درحال تبدیل‌شدن به یک فناوری مهم برای بسیاری از شرکت‌ها هستند. ازجمله مزایای این تکنولوژی نسبت به ماشین‌های مجازی، شامل موارد زیر است:

سبک‌وزن‌بودن
قابل‌حمل‌بودن
مقیاس‌پذیربودن

جمع‌بندی: بررسی تفاوت داکر با ماشین مجازی

تفاوت داکر با ماشین مجازی را براساس مهم‌ترین فاکتورها در این مقاله بررسی کردیم. در بسیاری از موارد، سازمان‌ها از داکر و ماشین‌های مجازی به‌طور هم‌زمان استفاده می‌کنند. به‌عنوان مثال، می‌توان از داکر برای توسعه و آزمایش برنامه‌ها و از ماشین‌های مجازی برای تولید استفاده کرد.

داکر برای برنامه‌های پویا که نیاز به استقرار سریع و انعطاف‌پذیری بالا دارند، ایده‌آل است.
ماشین‌های مجازی برای برنامه‌های استاتیک که به جداسازی کامل و امنیت بالا نیاز دارند، مناسب‌تر هستند.

انتخاب نهایی بین داکر و ماشین‌های مجازی، به نیازهای خاص شما بستگی دارد. در این زمینه نیاز است عوامل مختلفی مانند نوع برنامه، الزامات امنیتی و بودجه را درنظر بگیرید.