Docker e le macchine virtuali (VM): le prin­ci­pa­li dif­fe­ren­ze

Nell’ambito dell’im­ple­men­ta­zio­ne delle ap­pli­ca­zio­ni, negli ultimi anni si sono affermate due tec­no­lo­gie: Docker e le macchine virtuali (VM). Entrambe con­sen­to­no di isolare ap­pli­ca­zio­ni e risorse, ma dif­fe­ri­sco­no no­te­vol­men­te per ambiti d’utilizzo e approccio. In questo articolo ti forniamo una pa­no­ra­mi­ca delle so­mi­glian­ze, delle dif­fe­ren­ze, dei vantaggi e degli svantaggi di entrambe le tec­no­lo­gie. Infine, parleremo degli ambiti di utilizzo di Docker e delle macchine virtuali.

Cos’è Docker?

Docker è una soluzione di vir­tua­liz­za­zio­ne che consente di com­pri­me­re ed eseguire le ap­pli­ca­zio­ni e le loro di­pen­den­ze in co­sid­det­ti container. Un container Docker è un ambiente a sé stante che racchiude tutti i com­po­nen­ti di un’ap­pli­ca­zio­ne quali sistema operativo, ambiente di runtime, librerie e con­fi­gu­ra­zio­ni. I container possono essere eseguiti su qualsiasi sistema con Docker, in­di­pen­den­te­men­te dall’in­fra­strut­tu­ra sot­to­stan­te. Docker permette di di­stri­bui­re e scalare le ap­pli­ca­zio­ni con maggiore rapidità e di usare meno risorse rispetto alle classiche tec­no­lo­gie di vir­tua­liz­za­zio­ne come le macchine virtuali.

Cosa sono le macchine virtuali (VM)?

Una macchina virtuale (VM) è un approccio al­ter­na­ti­vo alla vir­tua­liz­za­zio­ne. La virtual machine emula il software di una piat­ta­for­ma in­for­ma­ti­ca, con­sen­ten­do di eseguire più sistemi operativi e ap­pli­ca­zio­ni su un singolo hardware. Di seguito ti il­lu­stria­mo alcuni possibili ambiti d’utilizzo delle macchine virtuali:

• Con­so­li­da­men­to del server: le aziende possono con­so­li­da­re più server su un unico hardware, in modo da sfrut­tar­ne le risorse in modo più ef­fi­cien­te e diminuire i costi operativi.
• Sviluppo: i pro­gram­ma­to­ri e le pro­gram­ma­tri­ci possono ricorrere a macchine virtuali per simulare diversi sistemi operativi e ambienti di sviluppo in modo da creare e testare le ap­pli­ca­zio­ni.
• Iso­la­men­to delle ap­pli­ca­zio­ni: le macchine virtuali con­sen­to­no di eseguire ap­pli­ca­zio­ni e le loro di­pen­den­ze in ambienti isolati, au­men­tan­do la sicurezza e riducendo allo stesso tempo il rischio di conflitti tra ap­pli­ca­zio­ni diverse.
• Sicurezza: le macchine virtuali si usano spesso per simulare attacchi in­for­ma­ti­ci e svi­lup­pa­re programmi di sicurezza.

Le so­mi­glian­ze tra Docker e le macchine virtuali

No­no­stan­te alcune dif­fe­ren­ze strut­tu­ra­li, Docker e le macchine virtuali pre­sen­ta­no aspetti in comune, so­prat­tut­to per quanto riguarda por­ta­bi­li­tà, immagini e gestione delle versioni.

Por­ta­bi­li­tà

Sia Docker che le macchine virtuali sono altamente portabili e con­sen­to­no di eseguire le ap­pli­ca­zio­ni e le loro di­pen­den­ze su sistemi e piat­te­for­me diversi. I container Docker si de­fi­ni­sco­no portabili perché possono essere eseguiti su qualsiasi sistema provvisto di Docker, in­di­pen­den­te­men­te dall’in­fra­strut­tu­ra su cui il sistema si basa. Allo stesso modo è possibile di­stri­bui­re le macchine virtuali su diversi hy­per­vi­sor o piat­ta­for­me cloud, purché l’ambiente di de­sti­na­zio­ne supporti la tec­no­lo­gia di vir­tua­liz­za­zio­ne ap­pro­pria­ta.

Immagini

Il concetto di immagine è un altro punto che accomuna Docker e le macchine virtuali. Le immagini di Docker e quelle delle macchine virtuali fungono da modelli in grado di de­scri­ve­re lo stato e la con­fi­gu­ra­zio­ne di un’ap­pli­ca­zio­ne o di un sistema operativo. In entrambi i casi queste immagini possono essere am­mi­ni­stra­te in modo tale da tracciare e gestire le diverse versioni di un’ap­pli­ca­zio­ne o di un sistema operativo. Così gli svi­lup­pa­to­ri possono rea­liz­za­re di­stri­bu­zio­ni uniformi e ri­pro­du­ci­bi­li e tenere traccia in modo si­ste­ma­ti­co delle modifiche alle ap­pli­ca­zio­ni o delle con­fi­gu­ra­zio­ni di sistema. L’uso delle immagini facilita anche la col­la­bo­ra­zio­ne tra ambiente di sviluppo, test e pro­du­zio­ne, in quanto gli svi­lup­pa­to­ri, le svi­lup­pa­tri­ci e gli altri team possono uti­liz­za­re le stesse immagini, ga­ran­ten­do così che le ap­pli­ca­zio­ni siano di­stri­bui­te in modo uniforme in ambienti diversi.

Gestione delle versioni

Sia Docker che le macchine virtuali con­sen­to­no di gestire in modo efficace le immagini per fa­ci­li­ta­re il processo di sviluppo e garantire una di­stri­bu­zio­ne uniforme delle ap­pli­ca­zio­ni. La gestione delle versioni consente agli svi­lup­pa­to­ri e alle svi­lup­pa­tri­ci di tracciare, annullare e gestire le modifiche alle immagini per garantire la stabilità e l’af­fi­da­bi­li­tà delle loro ap­pli­ca­zio­ni.

Le dif­fe­ren­ze tra Docker e le macchine virtuali

Docker e le macchine virtuali (VM) uti­liz­za­no approcci diversi per eseguire ap­pli­ca­zio­ni in ambienti dif­fe­ren­ti. No­no­stan­te entrambe le tec­no­lo­gie per­se­guo­no lo stesso obiettivo, pre­sen­ta­no marcate dif­fe­ren­ze.

Docker e macchine virtuali: obiettivi

L’obiettivo prin­ci­pa­le di Docker è quello di di­stri­bui­re ap­pli­ca­zio­ni e servizi in container che offrono ambienti isolati e portatili. Questa piat­ta­for­ma mira a mi­glio­ra­re l’ef­fi­cien­za e la sca­la­bi­li­tà delle ap­pli­ca­zio­ni e a sem­pli­fi­car­ne la di­stri­bu­zio­ne.

Le macchine virtuali, invece, for­ni­sco­no un ambiente di vir­tua­liz­za­zio­ne completo in cui più sistemi operativi possono essere eseguiti su un singolo hardware. Il loro obiettivo primario è quello di con­sen­ti­re agli utenti di creare un ambiente virtuale isolato e in­di­pen­den­te dall’hardware sot­to­stan­te.

Docker e macchine virtuali: ar­chi­tet­tu­ra

I container Docker con­di­vi­do­no le risorse del sistema operativo host e del kernel, il che si traduce in minori costi generali e tempi di avvio più rapidi rispetto alle macchine virtuali.

Le macchine virtuali, invece, emulano un ambiente hardware completo e di­spon­go­no di un proprio sistema operativo, in­di­pen­den­te sia dalle altre macchine virtuali che dal sistema operativo host. In questo modo l’iso­la­men­to delle ap­pli­ca­zio­ni è migliore, ma le risorse usate e i tempi di avvio risultano maggiori rispetto ai container.

Docker e macchine virtuali: sicurezza

I container Docker usano lo stesso kernel del sistema operativo host, il che comporta po­ten­zia­li rischi per la sicurezza: un’immagine di container difettosa o infetta potrebbe avere ri­per­cus­sio­ni negative sull’intero hardware.

Al contrario, le macchine virtuali sono eseguite su un sistema operativo separato, offrendo quindi un livello di iso­la­men­to maggiore. Questo migliora la sicurezza in quanto gli attacchi a una macchina virtuale di solito in­te­res­sa­no solo quella specifica macchina.

Docker e macchine virtuali: gestione delle risorse

Ciascuna macchina virtuale dispone di risorse dedicate, com­ple­ta­men­te isolate dalle altre macchine virtuali. Questo consente una gestione più precisa delle risorse stesse e un iso­la­men­to completo dei carichi di lavoro.

I container Docker, invece, con­di­vi­do­no le risorse del sistema operativo host, con­sen­ten­do un uso più ef­fi­cien­te dell’hardware. Tuttavia, isolare carichi di lavoro che usano molte risorse può risultare complesso.

Docker e macchine virtuali: per­for­man­ce

I container Docker offrono ge­ne­ral­men­te migliori pre­sta­zio­ni e tempi di avvio più brevi rispetto alle macchine virtuali.

Le macchine virtuali invece, a causa dell’ambiente di vir­tua­liz­za­zio­ne completo, pre­sen­ta­no un overhead maggiore e tempi di avvio più lunghi rispetto ai container. Tuttavia, possono risultare più adatte se il carico di lavoro è elevato e necessita di un iso­la­men­to più efficace.

Docker e macchine virtuali: por­ta­bi­li­tà

Spostare i container Docker da un ambiente all’altro è facile, purché sul desktop di de­sti­na­zio­ne sia in­stal­la­to Docker.

Le immagini delle macchine virtuali, invece, sono meno portabili in quanto non con­ten­go­no solo l’ap­pli­ca­zio­ne ma anche l’intero sistema operativo. Spostare le macchine virtuali da un hy­per­vi­sor all’altro richiede spesso alcuni passaggi di con­ver­sio­ne.

Vantaggi di Docker e delle macchine virtuali a confronto

In base alle dif­fe­ren­ze pre­ce­den­te­men­te men­zio­na­te, i vantaggi offerti da Docker e dalle macchine virtuali (VM) sono diversi e possono essere presi in con­si­de­ra­zio­ne a seconda dei diversi casi d’uso.

Vantaggi di Docker

• Container leggeri: i container Docker usano meno risorse rispetto alle macchine virtuali, con­sen­ten­do una di­stri­bu­zio­ne più rapida delle ap­pli­ca­zio­ni e un utilizzo più ef­fi­cien­te delle risorse.
• Por­ta­bi­li­tà: i container Docker sono portabili e possono girare su diversi sistemi e piat­ta­for­me cloud, sempre che l’ambiente di de­sti­na­zio­ne supporti Docker. Questo facilita la di­stri­bu­zio­ne e la sca­la­bi­li­tà delle ap­pli­ca­zio­ni in ambienti diversi.
• Di­stri­bu­zio­ne rapida: grazie alla tec­no­lo­gia basata sui container, Docker consente una di­stri­bu­zio­ne delle ap­pli­ca­zio­ni par­ti­co­lar­men­te rapida. Se stai svi­lup­pan­do un’ap­pli­ca­zio­ne, puoi creare, avviare e arrestare i container in modo rapido, ac­ce­le­ran­do così il processo di sviluppo e di­stri­bu­zio­ne.
• Or­che­stra­zio­ne semplice: gli strumenti di Docker quali Docker Swarm e Ku­ber­ne­tes sem­pli­fi­ca­no l’or­che­stra­zio­ne dei container. Questi strumenti con­sen­to­no di di­stri­bui­re i container su vari host, di scalare i processi au­to­ma­ti­ca­men­te e di as­si­cu­ra­re che non ci siano in­ter­ru­zio­ni.
• Ar­chi­tet­tu­ra dei mi­cro­ser­vi­zi: Docker è perfetto per im­ple­men­ta­re le ar­chi­tet­tu­re dei mi­cro­ser­vi­zi, poiché consente l’iso­la­men­to e la di­stri­bu­zio­ne di singoli servizi in diversi container, mi­glio­ran­do in questo modo la sca­la­bi­li­tà, la ma­nu­ten­zio­ne e la fles­si­bi­li­tà delle ap­pli­ca­zio­ni.

Vantaggi delle macchine virtuali

• Maggiore iso­la­men­to: le macchine virtuali offrono un maggiore iso­la­men­to tra loro, in quanto ogni macchina dispone del proprio sistema operativo e delle proprie risorse. Questo aumenta la sicurezza e riduce il rischio di attacchi in­for­ma­ti­ci o fughe di dati.
• Vir­tua­liz­za­zio­ne completa: le macchine virtuali con­sen­to­no di eseguire sistemi operativi diversi sullo stesso hardware, mi­glio­ran­do la com­pa­ti­bi­li­tà tra diversi sistemi operativi e ap­pli­ca­zio­ni.
• Ap­pli­ca­zio­ni legacy: le macchine virtuali si prestano all’ese­cu­zio­ne di ap­pli­ca­zio­ni legacy che ri­chie­do­no un sistema operativo specifico. Infatti, con­sen­to­no di eseguire le ap­pli­ca­zio­ni più datate sulle piat­ta­for­me hardware attuali senza che la stabilità dell’ambiente risulti com­pro­mes­sa.
• Gestione delle risorse precisa: le macchine virtuali offrono una gestione più precisa delle risorse, in quanto ciascuna macchina virtuale dispone di risorse proprie che possono essere gestite in­di­pen­den­te­men­te l’una dall’altra. In questo modo la loro al­lo­ca­zio­ne e il loro utilizzo avviene in modo più preciso.
• Ap­pli­ca­zio­ni critiche per la sicurezza: le macchine virtuali vengono usate per eseguire ap­pli­ca­zio­ni es­sen­zia­li per il man­te­ni­men­to della sicurezza e che ne­ces­si­ta­no di un elevato livello di iso­la­men­to e pro­te­zio­ne. La se­pa­ra­zio­ne dei sistemi operativi e delle risorse riduce al minimo i rischi per la sicurezza.

Un confronto tra Docker e le macchine virtuali: quale tec­no­lo­gia è la più adatta per il tuo progetto?

La scelta tra Docker e macchine virtuali dipende da vari fattori, ad esempio il tipo di ap­pli­ca­zio­ne, i requisiti di sicurezza o la fles­si­bi­li­tà de­si­de­ra­ta. È quindi im­por­tan­te valutare quali vantaggi e svantaggi offrono entrambe le tec­no­lo­gie e scegliere quella che meglio soddisfa i requisiti del progetto.

Docker si adatta bene ad ap­pli­ca­zio­ni con:

• cicli di di­stri­bu­zio­ne brevi
• bassi requisiti per quanto riguarda l’ar­chi­tet­tu­ra dei mi­cro­ser­vi­zi
• sca­la­bi­li­tà veloce
• in­fra­strut­tu­ra fisica di­stri­bui­ta

Le macchine virtuali, invece, sono adatte per:

• sistemi operativi con un’unica in­fra­strut­tu­ra fisica
• sistemi operativi che hanno bisogno di diversi elementi di controllo
• sistemi operativi con di­pen­den­ze spe­ci­fi­che
• risorse hardware con requisiti specifici
• ap­pli­ca­zio­ni legacy che non fun­zio­na­no più sui sistemi operativi moderni