Comparação Docker vs. Virtual Machines: Qual escolher?

No provisionamento de aplicações, duas tecnologias se estabeleceram: Docker e máquinas virtuais (VMs). Ambas oferecem formas de isolar aplicações e recursos, mas suas abordagens e áreas de aplicação diferem consideravelmente. Neste artigo, entenda as semelhanças, diferenças, vantagens e desvantagens, além das áreas mais adequadas de aplicação para Docker e virtual machines.

O que é Docker?

Docker é uma solução de virtualização que permite empacotar e executar aplicações junto com suas dependências em contêineres. Um contêiner Docker é um ambiente isolado que contém todos os componentes necessários para a execução de um aplicativo, como um ambiente de execução, bibliotecas e configurações, exceto um sistema operacional completo (como têm as máquinas virtuais). Esses contêineres podem ser executados em qualquer sistema que tenha Docker, independentemente das diferenças na infraestrutura subjacente. O Docker permite uma implementação rápida de aplicações, escalabilidade simplificada e menor consumo de recursos em comparação com tecnologias de virtualização tradicionais, como máquinas virtuais.

O que é máquina virtual (virtual machine)?

Uma máquina virtual (VM) é um outro conceito de virtualização. Trata-se de uma emulação via software de uma plataforma de computação física, que permite executar vários sistemas operacionais e aplicações em um único host físico. As máquinas virtuais são usadas para diversos propósitos:

• Consolidação de servidores: As empresas podem consolidar vários servidores em um único host físico para otimizar os recursos de hardware e reduzir os custos operacionais.
• Desenvolvimento: Desenvolvedores podem utilizar máquinas virtuais para simular diferentes sistemas operacionais e ambientes de desenvolvimento, além de desenvolver e testar aplicações.
• Isolamento de aplicações: As máquinas virtuais permitem a execução de aplicações e suas dependências em ambientes isolados, o que aumenta a segurança e reduz o risco de conflitos entre diferentes aplicações.
• Segurança: As máquinas virtuais são frequentemente usadas para simular diferentes cenários de ataque e testar conceitos de segurança.

Semelhanças entre Docker e máquinas virtuais

Apesar de suas abordagens diferentes, Docker e máquinas virtuais apresentam algumas semelhanças fundamentais, especialmente nas áreas de portabilidade, imagens e gerenciamento de versões.

Portabilidade

Tanto Docker quanto máquinas virtuais são altamente portáteis e permitem a execução contínua de aplicações e suas dependências em diferentes sistemas e plataformas. A portabilidade dos contêineres Docker se deve ao fato de que podem ser executados em qualquer sistema que tenha Docker, independentemente das diferenças na infraestrutura subjacente. De maneira similar, as máquinas virtuais podem ser provisionadas em diferentes hypervisores ou plataformas de nuvem, desde que o ambiente de destino suporte a tecnologia de virtualização correspondente.

Imagens

Outra semelhança importante entre Docker e máquinas virtuais é o uso do conceito de imagens. As imagens Docker e imagens de VM funcionam como modelos que definem o estado e a configuração de um aplicativo ou sistema operacional. Em ambos os casos, essas imagens podem ser versionadas e gerenciadas para rastrear e controlar diferentes versões de um aplicativo ou sistema operacional. Isso permite que desenvolvedores garantam implementações consistentes e reproduzíveis, além de rastrear sistematicamente as mudanças em aplicações ou configurações de sistema. O uso de imagens também facilita a colaboração entre desenvolvimento, teste e produção, pois as equipes de desenvolvimento e operações podem utilizar as mesmas imagens para garantir que as aplicações sejam implantadas de forma consistente em diferentes ambientes.

Gerenciamento de versões

Tanto Docker quanto as máquinas virtuais permitem o gerenciamento de versões de imagens para facilitar o processo de desenvolvimento e garantir implementações consistentes de aplicações. O gerenciamento de versões permite que os desenvolvedores rastreiem, revertam e controlem alterações em imagens para garantir a estabilidade e a confiabilidade de suas aplicações.

Diferenças entre Docker e máquinas virtuais

Docker e máquinas virtuais adotam abordagens distintas para executar aplicações em diferentes ambientes. Embora ambas as tecnologias tenham objetivos semelhantes, há diferenças marcantes entre elas.

Objetivo: Docker vs. virtual machines

O principal objetivo do Docker é fornecer aplicações e serviços em contêineres, que oferecem ambientes isolados e portáteis. O Docker tem como objetivo melhorar a eficiência e a escalabilidade das aplicações, além de simplificar o provisionamento de aplicações.

Máquinas virtuais, por outro lado, oferecem um ambiente de virtualização completo, no qual vários sistemas operacionais podem ser executados em um único host físico. Seu principal propósito é permitir que os usuários criem um ambiente virtual isolado independente do hardware.

Arquitetura: Docker vs. virtual machines

Os contêineres Docker compartilham os recursos do sistema operacional do host e seu kernel. Isso resulta em menor sobrecarga e tempos de inicialização mais rápidos em comparação com máquinas virtuais.

Por outro lado, as máquinas virtuais emulam um ambiente de hardware completo e possuem uma instância própria de sistema operacional, independente de outras máquinas virtuais e do sistema operacional do host. Isso garante um isolamento mais robusto, mas exige mais recursos e apresenta tempos de inicialização mais longos do que os contêineres.

Segurança: Docker vs. virtual machines

Os contêineres Docker compartilham o kernel do sistema operacional do host, o que representa riscos potenciais de segurança, já que uma imagem de container defeituosa ou maliciosa pode comprometer todo o host.

Por outro lado, uma VM opera em um sistema operacional próprio e, portanto, é mais isolada. Isso proporciona um nível superior de segurança, uma vez que ataques a uma VM geralmente afetam apenas essa própria VM.

Compartilhamento de recursos: Docker vs. virtual machines

Cada máquina virtual possibilita seus próprios recursos, que estão completamente isolados de outras VMs. Isso permite um gerenciamento de recursos mais preciso e o isolamento eficiente de cargas de trabalho.

Os contêineres Docker compartilham os recursos do sistema operacional do host, o que leva a um uso mais eficiente do hardware. No entanto, pode ser desafiador isolar cargas de trabalho que consomem muitos recursos.

Performance: Docker vs. virtual machines

Os contêineres Docker geralmente oferecem melhor desempenho e tempos de inicialização mais rápidos em comparação com máquinas virtuais.

Máquinas virtuais, por outro lado, devido ao ambiente de virtualização completo, apresentam uma maior sobrecarga e tempos de inicialização mais longos do que os contêineres. No entanto, podem ser mais adequadas para cargas de trabalho com alto consumo de recursos e exigem um isolamento robusto.

Portabilidade: Docker vs. virtual machines

Contêineres Docker podem ser facilmente transferidos entre diferentes ambientes, desde que as máquinas de destino tenham Docker.

As imagens de VM, por outro lado, são menos portáteis, pois não têm apenas o aplicativo, mas também todo o sistema operacional. A migração de VMs entre diferentes hypervisores frequentemente requer etapas de conversão.

Vantagens do Docker e de máquinas virtuais

Devido às diferenças mencionadas, o Docker e as máquinas virtuais (VMs) oferecem vantagens distintas que são adequadas para diferentes casos de uso.

Vantagens do Docker

• Contêineres leves: Os contêineres Docker requerem menos recursos do que máquinas virtuais. Eles permitem uma implementação mais rápida de aplicações e um uso mais eficiente dos recursos.
• Portabilidade: Os contêineres Docker são portáteis e podem ser executados em diferentes sistemas e plataformas de nuvem, desde que o ambiente de destino seja compatível com Docker. Isso facilita o provisionamento e a escalabilidade de aplicações em diversos ambientes.
• Provisionamento rápido: O Docker permite a rápida implementação de aplicações por meio do uso da tecnologia de contêineres. Os desenvolvedores podem criar, iniciar e interromper contêineres rapidamente, o que acelera o processo de desenvolvimento e provisionamento.
• Orquestração simples: Ferramentas Docker, como Docker Swarm e Kubernetes facilitam a orquestração de contêineres. Essas ferramentas permitem distribuir contêineres em vários hosts, automatizar a escalabilidade e garantir a resiliência.
• Arquitetura de microsserviços: O Docker é altamente adequado para a implementação de arquiteturas de microsserviços, pois permite o isolamento e o provisionamento de serviços individuais em contêineres. Isso melhora a escalabilidade, manutenção e flexibilidade das aplicações.

Vantagens de máquinas virtuais

• Isolamento mais forte: VMs oferecem um isolamento mais robusto entre si, uma vez que cada VM possui seu próprio sistema operacional e recursos. Isso aumenta a segurança e reduz o risco de ataques ou vazamento de dados.
• Virtualização completa: VMs permitem a execução de diferentes sistemas operacionais no mesmo host físico, melhorando a compatibilidade entre múltiplos sistemas operacionais e aplicações.
• Aplicações legadas: VMs são ideais para executar aplicações legadas que exigem um ambiente específico de sistema operacional. Elas possibilitam a execução de aplicações mais antigas em plataformas de hardware atuais sem comprometer a estabilidade do ambiente.
• Gerenciamento preciso de recursos: VMs oferecem um gerenciamento de recursos mais preciso, pois cada VM possui recursos próprios que podem ser administrados de forma independente. Isso possibilita um controle mais detalhado da alocação e do uso de recursos.
• Aplicações críticas para segurança: VMs são adequadas para executar aplicações críticas para a segurança que exigem um alto nível de isolamento e proteção. A separação entre sistemas operacionais e recursos minimiza os riscos de segurança.

Docker vs. Máquinas Virtuais: Qual tecnologia é melhor para o seu projeto?

A escolha entre Docker e VMs depende de vários fatores, como o tipo de aplicativo, os requisitos de segurança e o nível de flexibilidade desejado. Portanto, é importante pesar as vantagens e desvantagens das duas tecnologias mencionadas e escolher a que melhor atende às necessidades do projeto.

O Docker é especialmente adequado para aplicações com:

• Ciclos curtos de provisionamento
• Baixa necessidade de recursos para a arquitetura de microsserviços
• Escalabilidade rápida
• Ambiente com infraestrutura física distribuída

Máquinas virtuais, por outro lado, são adequadas para:

• Requisitos de sistema operacional com uma única infraestrutura física subjacente
• Sistemas operacionais onde diferentes controles precisam ser configurados
• Sistemas operacionais com dependências específicas
• Requisitos especiais de recursos de hardware
• Aplicações legadas que não funcionam mais em sistemas operacionais modernos