Docker vs. Virtual Machines: Das sind die wichtigsten Unterschiede

Bei der Anwendungsbereitstellung haben sich zwei Technologien etabliert: Docker und virtuelle Maschinen (VMs). Beide bieten Möglichkeiten zur Isolierung von Applikationen und Ressourcen, aber ihre Ansätze und Anwendungsbereiche unterscheiden sich erheblich voneinander. In diesem Beitrag geben wir Ihnen einen Überblick über die Gemeinsamkeiten, Unterschiede, Vor- und Nachteile sowie die geeigneten Einsatzgebiete von Docker und virtuellen Maschinen.

Was ist Docker?

Docker ist eine Virtualisierungslösung, die es ermöglicht, Anwendungen und ihre Abhängigkeiten in sogenannten Containern zu verpacken und auszuführen. Ein Docker-Container ist eine isolierte Umgebung, die alle notwendigen Komponenten einer Anwendung enthält, einschließlich Betriebssystem, Laufzeitumgebung, Bibliotheken und Konfigurationen. Diese Container können dann auf jedem System ausgeführt werden, das über Docker verfügt, unabhängig von Unterschieden in der zugrunde liegenden Infrastruktur. Docker ermöglicht eine schnelle Bereitstellung von Anwendungen, eine einfache Skalierung sowie einen geringeren Ressourcenverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Virtualisierungstechnologien wie virtuellen Maschinen.

Was ist eine virtuelle Maschinen (VM)?

Eine virtuelle Maschine (VM) ist ein weiteres Konzept der Virtualisierung. Es handelt sich dabei um eine Software-Emulation einer physischen Computerplattform, die es ermöglicht, mehrere Betriebssysteme und Anwendungen auf einem einzigen physischen Host auszuführen. Virtuelle Maschinen werden für eine Vielzahl von Zwecken eingesetzt:

• Serverkonsolidierung: Unternehmen können mehrere Server auf einem einzigen physischen Host konsolidieren, um Hardware-Ressourcen effizienter zu nutzen und Betriebskosten zu senken.
• Entwicklung: Entwickler und Entwicklerinnen können virtuelle Maschinen nutzen, um verschiedene Betriebssysteme und Entwicklungsumgebungen zu simulieren und Anwendungen zu entwickeln und zu testen.
• Anwendungsisolierung: Virtuelle Maschinen ermöglichen die Ausführung von Anwendungen und ihren Abhängigkeiten in isolierten Umgebungen, was die Sicherheit erhöht und das Risiko von Konflikten zwischen verschiedenen Anwendungen verringert.
• Sicherheit: Virtuelle Maschinen werden häufig eingesetzt, um verschiedene Angriffsszenarien zu simulieren und Sicherheitskonzepte zu testen.

Docker vs. Virtual Machines: Gemeinsamkeiten

Trotz ihrer unterschiedlichen Ansätze haben Docker und virtuelle Maschinen einige grundlegende Gemeinsamkeiten, insbesondere in den Bereichen Portabilität, Images und Versionsmanagement.

Portabilität

Sowohl Docker als auch virtuelle Maschinen sind extrem portabel und ermöglichen die nahtlose Ausführung von Anwendungen und deren Abhängigkeiten auf verschiedenen Systemen und Plattformen. Die Portabilität von Docker-Containern wird dadurch unterstützt, dass sie auf jedem System ausgeführt werden können, das über Docker verfügt, unabhängig von Unterschieden in der zugrunde liegenden Infrastruktur. In ähnlicher Weise können virtuelle Maschinen auf verschiedenen Hypervisoren oder Cloud-Plattformen bereitgestellt werden, solange die Zielumgebung die entsprechende Virtualisierungs-Technologie unterstützt.

Images

Eine weitere wichtige Gemeinsamkeit von Docker und virtuellen Maschinen ist das Konzept der Images. Docker-Images und VM-Images dienen als Vorlagen, die den Zustand und die Konfiguration einer Anwendung oder eines Betriebssystems beschreiben. In beiden Fällen können diese Images versioniert und verwaltet werden, um verschiedene Versionen einer Anwendung oder eines Betriebssystems zu verfolgen und zu verwalten. Dadurch können Entwicklerinnen und Entwickler konsistente und reproduzierbare Bereitstellungen gewährleisten und Änderungen an Anwendungen oder Systemkonfigurationen systematisch verfolgen. Die Verwendung von Images erleichtert auch die Zusammenarbeit zwischen Entwicklung, Test und Produktion, da Entwickelnde und Betriebsteams dieselben Images verwenden können, um sicherzustellen, dass Anwendungen in verschiedenen Umgebungen konsistent bereitgestellt werden.

Versionsverwaltung

Sowohl Docker als auch virtuelle Maschinen ermöglichen die Versionsverwaltung von Images, um den Entwicklungsprozess zu erleichtern und eine konsistente Bereitstellung von Anwendungen sicherzustellen. Die Versionsverwaltung ermöglicht es Entwicklerinnen und Entwicklern, Änderungen an Images zu verfolgen, rückgängig zu machen und zu verwalten, um die Stabilität und Zuverlässigkeit ihrer Anwendungen zu gewährleisten.

Docker vs. Virtual Machines: Unterschiede

Docker und virtuelle Maschinen (VMs) verfolgen zwei unterschiedliche Ansätze, um Anwendungen in unterschiedlichen Umgebungen auszuführen. Obwohl beide Technologien ähnliche Ziele haben, gibt es deutliche Unterschiede zwischen ihnen.

Docker vs. Virtual Machines: Zielsetzung

Das Hauptziel von Docker ist die Bereitstellung von Anwendungen und Diensten in Containern, die isolierte und portable Umgebungen bieten. Docker zielt darauf ab, die Effizienz und Skalierbarkeit von Anwendungen zu verbessern und die Bereitstellung von Anwendungen zu vereinfachen.

Virtuelle Maschinen dagegen bieten eine vollständige Virtualisierungsumgebung, in die mehrere Betriebssysteme auf einem einzigen physischen Host ausgeführt werden können. Ihr Hauptzweck besteht darin, Nutzerinnen und Nutzern die Erstellung einer isolierten virtuellen Umgebung zu ermöglichen, die unabhängig von der zugrunde liegenden Hardware ist.

Docker vs. Virtual Machines: Architektur

Docker-Container teilen sich die Ressourcen des Host-Betriebssystems und dessen Kernel. Dies führt zu weniger Overhead und schnelleren Startzeiten im Vergleich zu virtuellen Maschinen.

Im Gegensatz dazu emulieren virtuelle Maschinen eine vollständige Hardware-Umgebung und verfügen über eine eigene Betriebssysteminstanz, die unabhängig von anderen virtuellen Maschinen und dem Host-Betriebssystem ist. Dies ermöglicht eine stärkere Isolierung, benötigt jedoch mehr Ressourcen und hat längere Startzeiten als Container.

Docker vs. Virtual Machines: Sicherheit

Docker-Container teilen sich den Kernel des Host-Betriebssystems, was potenzielle Sicherheitsrisiken birgt, da ein fehlerhaftes oder bösartiges Container-Image den gesamten Host beeinträchtigen kann.

Im Gegensatz dazu läuft eine VM läuft auf einem eigenen Betriebssystem und ist daher stärker isoliert. Dies bietet ein höheres Maß an Sicherheit, da Angriffe auf eine VM in der Regel nur diese VM betreffen.

Docker vs. Virtual Machines: Ressourcenfreigabe

Jede virtuelle Maschine verfügt über eigene Ressourcen, die vollständig von anderen VMs isoliert sind. Dies ermöglicht ein präziseres Ressourcenmanagement und die Isolierung von Workloads.

Docker-Container teilen sich die Ressourcen des Host-Betriebssystems, was zu einer effizienteren Nutzung der Hardware führt. Es kann jedoch schwierig sein, ressourcenintensive Workloads zu isolieren.

Docker vs. Virtual Machines: Performance

Docker-Container bieten in der Regel eine bessere Performance und kürzere Startzeiten im Vergleich zu virtuellen Maschinen.

Virtuelle Maschinen haben dagegen aufgrund der vollständigen Virtualisierungsumgebung einen höheren Overhead und längere Startzeiten als Container. Sie können jedoch besser für ressourcenintensive Workloads geeignet sein, die eine robuste Isolierung erfordern.

Docker vs. Virtual Machines: Portabilität

Docker-Container können einfach zwischen verschiedenen Umgebungen verschoben werden, solange die Ziel-Desktops über Docker verfügen.

VM-Images dagegen sind weniger portabel, da sie nicht nur die Anwendung, sondern auch das gesamte Betriebssystem enthalten. Das Verschieben von VMs zwischen verschiedenen Hypervisoren erfordert oft Konvertierungsschritte.

Vorteile Docker vs. Virtual Machines

Aufgrund der genannten Unterschiede bieten Docker und virtuelle Maschinen (VMs) jeweils unterschiedliche Vorteile, die für verschiedene Anwendungsfälle geeignet sind.

Vorteile von Docker

• Leichtgewichtige Container: Docker-Container benötigen weniger Ressourcen als virtuelle Maschinen. Sie ermöglichen eine schnellere Bereitstellung von Anwendungen und eine effizientere Nutzung von Ressourcen.
• Portabilität: Docker-Container sind portabel und können auf verschiedenen Systemen und Cloud-Plattformen ausgeführt werden, solange die Zielumgebung Docker unterstützt. Dies erleichtert die Bereitstellung und Skalierung von Anwendungen in unterschiedlichen Umgebungen.
• Schnelle Bereitstellung: Docker ermöglicht die schnelle Bereitstellung von Anwendungen durch den Einsatz der Container-Technologie. Entwickler und Entwicklerinnen können Container schnell erstellen, starten und stoppen, was den Entwicklungs- und Bereitstellungsprozess beschleunigt.
• Einfache Orchestrierung: Docker-Tools wie Docker Swarm und Kubernetes erleichtern die Orchestrierung von Containern. Diese Tools ermöglichen es, Container über mehrere Hosts zu verteilen, die Skalierung zu automatisieren und Ausfallsicherheit zu gewährleisten.
• Microservices-Architektur: Docker eignet sich gut für die Implementierung von Microservices-Architekturen, da es die Isolierung und Bereitstellung einzelner Dienste in Containern ermöglicht. Dies verbessert die Skalierbarkeit, Wartbarkeit und Flexibilität von Anwendungen.

Vorteile virtueller Maschinen

• Stärkere Isolation: VMs bieten eine stärkere Isolation zwischen den einzelnen VMs, da jede VM über ihr eigenes Betriebssystem und ihre eigenen Ressourcen verfügt. Dies erhöht die Sicherheit und verringert das Risiko von Angriffen oder Datenleaks.
• Vollständige Virtualisierung: VMs ermöglichen die Ausführung verschiedener Betriebssysteme auf demselben physischen Host, wodurch die Kompatibilität zwischen verschiedenen Betriebssystemen und Anwendungen verbessert wird.
• Legacy-Anwendungen: VMs eignen sich gut für die Ausführung von Legacy-Anwendungen, die eine bestimmte Betriebssystemumgebung erfordern. Sie ermöglichen die Ausführung älterer Anwendungen auf aktuellen Hardware-Plattformen, ohne die Stabilität der Umgebung zu beeinträchtigen.
• Präzise Ressourcenverwaltung: VMs bieten eine präzisere Ressourcenverwaltung, da jede VM über eigene Ressourcen verfügt, die unabhängig voneinander verwaltet werden können. Dies ermöglicht eine feinere Steuerung der Ressourcenzuweisung und -nutzung.
• Sicherheitskritische Anwendungen: VMs eignen sich gut für die Ausführung sicherheitskritischer Anwendungen, die ein hohes Maß an Isolation und Sicherheit erfordern. Die Trennung von Betriebssystemen und Ressourcen minimiert Sicherheitsrisiken.

Docker vs. Virtual Machines: Welche Technologie ist die richtige für Ihr Projekt?

Die Entscheidung zwischen Docker und VMs hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. von der Art der Anwendung, den Sicherheitsanforderungen oder der gewünschten Flexibilität. Daher ist es wichtig, die oben genannten Vor- und Nachteile beider Technologien gegeneinander abzuwägen und diejenige auszuwählen, die den Anforderungen des Projekts am besten entspricht.

Docker eignet sich besonders für Anwendungen mit:

• kurzen Bereitstellungszyklen
• geringen Ressourcenanforderungen an die Microservice-Architektur
• schneller Skalierbarkeit
• verteilter physischer Infrastrukturumgebung

VMs eignen sich dagegen für:

• Betriebssystemanforderungen mit nur einer zugrunde liegenden physischen Infrastruktur
• Betriebssysteme, in denen verschiedene Steuerelemente eingerichtet werden sollen
• Betriebssysteme mit spezifischen Abhängigkeiten
• besondere Anforderungen an die Hardware-Ressourcen
• Legacy-Anwendungen, die auf modernen Betriebssystemen nicht mehr laufen