虚拟机和Docker的异同

Posted 2020-09-20 陈驰字新宇

【摘要】各种虚拟机技术开启了云计算时代；而Docker，作为下一代虚拟化技术，正在改变我们开发、测试、部署应用的方式。那虚拟机与Docker究竟有何不同呢?

首先，大家需要明确一点，Docker容器不是虚拟机。

当我第一次接触Docker的时候，我把它比做一种轻量级的虚拟机。这样做无可厚非，因为Docker最初的成功秘诀，正是它比虚拟机更节省内存，启动更快。Docker不停地给大家宣传，"虚拟机需要数分钟启动，而Docker容器只需要50毫秒"。

然而，Docker容器并非虚拟机，我们不妨来比较一下它们。

理解虚拟机

使用虚拟机运行多个相互隔离的应用时，如下图：

从下到上理解上图：

1. 基础设施（Infrastructure）。它可以是你的个人电脑，数据中心的服务器，或者是云主机。

2. 主操作系统（Host Operating System）。你的个人电脑之上，运行的可能是MacOS，Windows或者某个Linux发行版。

3. 虚拟机管理系统（Hypervisor）。利用Hypervisor，可以在主操作系统之上运行多个不同的从操作系统。类型1的Hypervisor有支持MacOS的HyperKit，支持Windows的Hyper-V以及支持Linux的KVM。类型2的Hypervisor有VirtualBox和VMWare。

4. 从操作系统（Guest Operating System）。假设你需要运行3个相互隔离的应用，则需要使用Hypervisor启动3个从操作系统，也就是3个虚拟机。这些虚拟机都非常大，也许有700MB，这就意味着它们将占用2.1GB的磁盘空间。更糟糕的是，它们还会消耗很多CPU和内存。

5. 各种依赖。每一个从操作系统都需要安装许多依赖。如果你的的应用需要连接PostgreSQL的话，则需要安装libpq-dev；如果你使用Ruby的话，应该需要安装gems；如果使用其他编程语言，比如Python或者Node.js，都会需要安装对应的依赖库。

6. 应用。安装依赖之后，就可以在各个从操作系统分别运行应用了，这样各个应用就是相互隔离的。

理解Docker容器

使用Docker容器运行多个相互隔离的应用时，如下图：

1. 主操作系统（Host Operating System）。所有主流的Linux发行版都可以运行Docker。对于MacOS和Windows，也有一些办法"运行"Docker。

2. Docker守护进程（Docker Daemon）。Docker守护进程取代了Hypervisor，它是运行在操作系统之上的后台进程，负责管理Docker容器。

3. 各种依赖。对于Docker，应用的所有依赖都打包在Docker镜像中，Docker容器是基于Docker镜像创建的。

4. 应用。应用的源代码与它的依赖都打包在Docker镜像中，不同的应用需要不同的Docker镜像。不同的应用运行在不同的Docker容器中，它们是相互隔离的。

对比虚拟机与Docker

Docker守护进程可以直接与主操作系统进行通信，为各个Docker容器分配资源；它还可以将容器与主操作系统隔离，并将各个容器互相隔离。虚拟机启动需要数分钟，而Docker容器可以在数毫秒内启动。由于没有臃肿的从操作系统，Docker可以节省大量的磁盘空间以及其他系统资源。

说了这么多Docker的优势，大家也没有必要完全否定虚拟机技术，因为两者有不同的使用场景。虚拟机更擅长于彻底隔离整个运行环境。例如，云服务提供商通常采用虚拟机技术隔离不同的用户。而Docker通常用于隔离不同的应用，例如前端，后端以及数据库。