Kubernetes став найпопулярнішою платформою для розгортання та управління хмарними додатками. Але чим Kubernetes відрізняється від традиційного середовища віртуальних машин (VM)?
У цій статті ми розглянемо відмінності між Kubernetes і VM, а також те, як кожна з цих платформ підходить для різних випадків використання.
Віртуальні машини — основа класичної віртуалізації
Перед тим як ми влаштуємо батл між віртуальними машинами та технологією Kubernetes, по черзі розберемося, що це.
Віртуальна машина (virtual machine, VM) — це емуляція фізичного комп’ютера, яка використовує програмне забезпечення замість апаратного для запуску програм і розгортання додатків.
Використовуючи ресурси однієї фізичної машини: пам’ять, процесор, мережевий інтерфейс і сховище, VM дають змогу компаніям віртуально запускати кілька машин (з різними операційними системами) на одному пристрої. Це забезпечує ефективніше використання ресурсів, адже замість кількох серверів компанія може працювати з одним. Кожна віртуальна машина ізольована від інших, тому збій чи проблема в одній не впливає на роботу решти, і це підвищує надійність та безпеку.
Крім того, віртуальні машини легко створювати, копіювати й переносити, що робить їх зручними для масштабування бізнесу та швидкого відновлення після збоїв. Вони також дозволяють економити витрати на обладнання, адже для різних задач не потрібно купувати додаткові фізичні сервери.
Ще одна важлива перевага — гнучкість. ІТ-команди можуть тестувати нове програмне забезпечення чи налаштування у віртуальному середовищі, не ризикуючи основною IT-інфраструктурою.
Віртуальні машини, попри всі переваги, мають і обмеження:
- Залежність від ресурсів фізичного сервера. Якщо на ньому працює забагато віртуальних середовищ, продуктивність може знижуватися. Це вимагає уважного планування навантаження та постійного моніторингу.
- Керування складністю інфраструктури. У міру збільшення кількості віртуальних машин зростають вимоги до адміністрування, безпеки та резервного копіювання.
- Ризики безпеки. Хоча віртуальні машини ізольовані одна від одної, вразливості у гіпервізорі чи неправильні налаштування можуть створити точки для атак.
Kubernetes — гнучкість і масштабованість контейнерів
Kubernetes, також відомий як K8s або Kube, — це платформа з відкритим кодом для оркестрування контейнерів, яка автоматизує багато ручних процесів, пов’язаних із розгортанням, управлінням та масштабуванням контейнерних додатків.
Kubernetes може працювати на фізичних серверах, віртуальних машинах, у хмарних середовищах: публічних, приватних, гібридних.
Кубернетіс застосовується для розгортання складних систем, які складаються з десятків чи навіть сотень сервісів. Він вирішує ключові проблеми:
- автоматичне масштабування під час зростання навантаження;
- швидке відновлення після збоїв;
- безперервне оновлення програм без простоїв;
- зручність у розгортанні й керуванні інфраструктурою.
Переваги Kubernetes:
- Гнучкість і масштабованість. Можна легко збільшувати чи зменшувати ресурси.
- Надійність. Платформа автоматично замінює контейнери, що вийшли з ладу й підтримує безперервну роботу.
- Швидке розгортання нових функцій. Оновлення можна запускати поступово, без ризику для користувачів.
- Оптимізація витрат. Ресурси використовуються ефективніше, бо Kubernetes розподіляє їх між сервісами.
- Портативність. Сервіси можна переносити між різними хмарами чи дата-центрами без серйозних змін.
Kubernetes vs віртуальні машини: ключові відмінності
Рівень абстракції
Kubernetes і віртуальні машини працюють на різних рівнях системи.
Віртуальні машини працюють на нижчому рівні абстракції. Це пов’язано з тим, що вони створюють віртуальне середовище операційної системи, яке вимагає більш тісного доступу до базового обладнання. Це дозволяє запускати кілька операційних систем, таких як Windows або Linux, на одній фізичній машині.
Kubernetes, навпаки, працює на вищому рівні абстракції. Він складається з окремих контейнерів, легких пакетів, що запускають додаток, та всіх його залежностей в одному середовищі. Однак, на відміну від віртуальної машини, контейнери Kubernetes мають спільне ядро операційної системи.
Використання ресурсів
Кожна ВМ працює під управлінням власної операційної системи. Це забезпечує повну ізоляцію між віртуальними машинами, але також може призвести до неефективного використання ресурсів. Оскільки кожна ОС вимагає власного набору ресурсів, робота декількох віртуальних машин може бути ресурсомісткою.
Kubernetes, навпаки, призначений для запуску контейнерних додатків. Контейнери використовують операційну систему хоста, а це означає, що на одному хості може працювати кілька контейнерів, використовуючи менше ресурсів, ніж потрібно для віртуальних машин.
Масштабованість
Kubernetes передбачає горизонтальне масштабування. Це означає, що для задоволення більшого попиту потрібно лише розгорнути більше контейнерів у кластері машин. Kubernetes також надає розширені можливості оркестрування для їхньої обробки, включаючи виявлення служб, балансування навантаження, автоматичне масштабування та самовідновлення. Це дозволяє автоматично масштабувати додаток на основі використання процесора або вхідних запитів.
Такий підхід є дешевшим, оскільки не потрібно інвестувати в апаратну інфраструктуру для масштабування. Крім того, не потрібно вимикати систему для оновлення. Наприклад, якщо вебдодаток раптово отримує велику кількість користувачів, Kubernetes може просто додати більше контейнерів без простою.
Розгортання та портативність
Віртуальні машини працюють майже так само, як звичайні комп’ютери. Потрібно встановити операційну систему для кожної ВМ, налаштувати параметри мережі та встановити будь-які програмні залежності. Цей етап підготовки може бути трудомістким і ресурсомістким, особливо якщо мова йде про велику кількість віртуальних машин.
Kubernetes є більш портативним. Це тому, що контейнери інкапсулюють додаток та його залежності, що означає, що можна легко розгорнути їх, незалежно від базової інфраструктури. Також можна створювати контейнери з образів, які функціонують як шаблони. Це дозволяє запускати кілька контейнерів за лічені хвилини.
Безпека
Однією з головних переваг віртуальних машин є підвищена безпека. Це пов’язано з тим, що вони забезпечують надійну ізоляцію між екземплярами, оскільки кожною з них керує власна ОС. Тому, якщо одна віртуальна машина буде скомпрометована, атака обмежиться лише цією ВМ і не пошириться на інші.
Зворотний бік цього підходу полягає в тому, що він вимагає налаштування та оновлення безпеки на кожній віртуальній машині окремо. Якщо ви забудете оновити або неправильно налаштувати одну віртуальну машину, це може зробити її більш вразливою.
Kubernetes також забезпечує ізоляцію між контейнерами. Однак, оскільки вони використовують одну спільну операційну систему, для забезпечення загальної безпеки необхідно встановити інші протоколи.
Наприклад, Kubernetes включає протокол контролю доступу на основі ролей (RBAC), який дозволяє детально керувати тим, хто може отримувати доступ і змінювати ресурси Kubernetes. Kubernetes також підтримує мережеві політики, які визначають, як контейнери можуть взаємодіяти між собою. До того ж, дозволяє безпечно зберігати й розподіляти конфіденційну інформацію, таку як ключі API або облікові дані для входу, у контейнерах.
Порівняльна таблиця: Kubernetes vs Virtual machines
| Критерій | Віртуальні машини | Kubernetes |
| Рівень абстракції | Працюють на нижчому рівні: кожна ВМ створює окреме віртуальне середовище з власною ОС. Можна запускати кілька ОС на одному сервері. | Працює на вищому рівні: керує контейнерами, які ділять ядро ОС, але мають власне середовище для додатків. |
| Використання ресурсів | Кожна ВМ потребує власної ОС, що призводить до більшого споживання ресурсів і витрат. | Контейнери легші: використовують ядро хост-ОС, тож можна запускати більше додатків на тих самих ресурсах. |
| Масштабованість | Масштабування вимагає додаткової інфраструктури та часто ручного налаштування. | Горизонтальне масштабування контейнерів автоматизоване (балансування навантаження, автоскейлінг, самовідновлення). |
| Розгортання та портативність | Для кожної ВМ треба окремо ставити ОС, мережу, залежності. Це повільно та трудомістко. | Контейнери легко переносити між хмарами та дата-центрами. Запуск — за хвилини завдяки готовим образам. |
| Безпека | Краще ізолюють середовища, оскільки кожна ВМ має власну ОС. Компрометація однієї ВМ не зачіпає інші. | Контейнери ділять ядро ОС, тому потрібні додаткові механізми: RBAC, мережеві політики, керування секретами. |
Де межа між гнучкістю й надлишковою складністю
Коли впроваджувати Kubernetes? Якщо бізнесу потрібна швидкість, масштабованість і гнучкість. Технологія підходить для сучасних застосунків, які розробляються за мікросервісною архітектурою та потребують постійних оновлень без простоїв. Якщо компанія планує активно розвивати цифрові продукти, тестувати нові функції та швидко реагувати на зміну навантаження, Kubernetes допоможе це робити максимально ефективно.
Віртуальні машини доречні там, де важлива стабільність, ізоляція та сумісність із застарілими застосунками. Якщо компанія використовує програмне забезпечення, яке важко або неможливо контейнеризувати, або потрібна сувора ізоляція для підвищеної безпеки, краще обрати ВМ. Також вони зручні для випадків, коли на одній фізичній машині потрібно запускати кілька повноцінних ОС.
У майбутньому Kubernetes, і віртуальні машини працюватимуть разом. Багато компаній обирають гібридний підхід: поєднують Kubernetes для контейнерних застосунків і VM для специфічних або застарілих систем. Така стратегія дозволяє отримати максимум переваг від обох технологій — швидкість і масштабованість контейнерів разом із надійністю й безпекою віртуальних машин.
Висновок
Вибір між Kubernetes і віртуальними машинами залежить від цілей бізнесу. А щоб отримати максимальну користь від використання віртуальних машин чи впровадження Kubernetes, варто звертатися до надійних хмарних провайдерів, таких як GigaCloud, які допоможуть побудувати оптимальну архітектуру та забезпечать її безперебійну роботу.
Поширені запитання про Kubernetes та віртуальні машини
Чим Kubernetes відрізняється від віртуальних машин?
Kubernetes — це платформа оркестрації контейнерів, яка працює на вищому рівні абстракції, тоді як віртуальні машини створюють окреме середовище з власною ОС. Контейнери легші, швидше розгортаються та краще масштабуються, тоді як ВМ забезпечують глибшу ізоляцію й стабільність.
Коли краще обирати віртуальні машини замість Kubernetes?
Віртуальні машини зручні для проєктів, де важлива сумісність із застарілими додатками, підвищена безпека та стабільність. Вони добре підходять для випадків, коли потрібно запускати різні ОС на одному сервері або коли контейнеризація технічно неможлива.
Чи можна використовувати Kubernetes і віртуальні машини разом?
Так. Багато компаній застосовують гібридний підхід: Kubernetes для сучасних контейнерних застосунків і VM для специфічних або старих систем. Це дозволяє поєднати масштабованість контейнерів із безпекою та стабільністю віртуальних машин.
