Conteneurs vs machines virtuelles : expliquer les différences [2023]

Vous vous initiez aux outils de visualisation ou tentez de vous orienter dans les discussions techniques sur les conteneurs et les machines virtuelles ?

La virtualisation implique le processus par lequel des ressources telles que la mémoire vive, le processeur, le réseau et les disques peuvent être "virtualisées" et considérées comme des entités multiples. La distinction essentielle réside dans le fait que les conteneurs ne peuvent virtualiser que les couches logicielles construites au-dessus du système d'exploitation, tandis que les machines virtuelles ont la capacité de virtualiser des machines complètes au niveau du matériel.

Malgré cette différence fondamentale, les conteneurs et les machines virtuelles partagent des similitudes, notamment leur capacité à améliorer l'efficacité informatique, à offrir une portabilité des applications, à optimiser DevOps et le cycle de vie du développement logiciel (SDLC). Nous approfondirons ce point ultérieurement.

Cet article explore en détail les conteneurs et les machines virtuelles, examine leurs avantages respectifs et propose une réflexion sur le choix de l'outil le plus adapté à vos besoins. Il suppose également une connaissance préalable des conteneurs et des machines virtuelles. Si ce n'est pas le cas, cet article constitue un excellent point de départ.

L'histoire de la virtualisation

Avant la popularisation des conteneurs, les machines virtuelles étaient la seule solution pour isoler les environnements au sein d'une infrastructure physique. Cependant, ce n'est qu'en 2013 que Docker a introduit son premier logiciel de conteneurisation.

Depuis lors, l'intérêt pour les conteneurs n'a cessé de croître, et ils ont considérablement influencé le paysage du cloud computing.

De nombreux développeurs sont de plus en plus attirés par les avantages du développement agile offerts par les conteneurs. Il est essentiel de noter que tant les conteneurs que les machines virtuelles reposent sur l'optimisation des ressources au sein de l'infrastructure physique existante.

Le fonctionnement de la virtualisation

La virtualisation consiste à utiliser un logiciel pour créer une couche d'abstraction au-dessus du matériel informatique. Cela permet de diviser les composants matériels, tels que ceux d'un ordinateur, en plusieurs entités distinctes. Ce logiciel est appelé hyperviseur.

L'hyperviseur permet l'exécution simultanée de plusieurs systèmes d'exploitation, en partageant des ressources informatiques physiques communes. Utilisé sur des ordinateurs physiques ou des serveurs de centres de données, il permet de séparer les systèmes d'exploitation et les applications informatiques du matériel, puis de les diviser en "machines virtuelles" distinctes.

Qu'est-ce qu'un conteneur ?

Source : docker.com

Les conteneurs sont une méthode légère et flexible pour gérer la virtualisation. Ne nécessitant pas d'hyperviseurs, ils permettent un déploiement plus rapide des ressources et une disponibilité immédiate pour les nouvelles applications.

Les conteneurs peuvent également être considérés comme des packages logiciels contenant toutes les dépendances nécessaires à l'exécution de l'application qu'ils hébergent.

Ces dépendances incluent les bibliothèques système, les packages de code externes (tiers) et toutes les autres applications au niveau du système d'exploitation. Toutes les dépendances d'un conteneur se situent à des niveaux supérieurs de la pile que le système d'exploitation.

Avantages 👍

Vitesse d'itération : Les conteneurs étant légers et ne contenant que des logiciels de haut niveau, ils sont facilement ajustables et permettent des itérations rapides. Ils offrent également une livraison rapide des logiciels grâce au développement piloté par les tests et à la disponibilité des déploiements.
Écosystème robuste : Les systèmes d'exécution de conteneurs proposent généralement un dépôt public de conteneurs prédéfinis. Ce dépôt contient diverses applications populaires comme des bases de données et des systèmes de messagerie, prêtes à être téléchargées et déployées, ce qui réduit les délais de développement.
Évolutivité : Les conteneurs sont privilégiés pour leur capacité à gérer d'importants volumes de travail et de trafic. Les experts en technologies de l'information (TI) peuvent les utiliser pour gérer et fournir une infrastructure cloud de manière flexible et économe en ressources.
Microservices : Les conteneurs sont parfaitement adaptés au déploiement de microservices, des composants plus petits faisant partie d'une application ou d'un logiciel principal. L'encapsulation de chaque microservice dans un conteneur assure un déploiement, une mise à l'échelle et une gestion fluides.

Inconvénients 👎

Exploits d'hôte partagé : Les conteneurs partageant un système matériel sous-jacent commun, sous la couche du système d'exploitation, une faille de sécurité dans un conteneur peut se propager et affecter le matériel sous-jacent. De plus, la disponibilité de dépôts publics de conteneurs prédéfinis augmente les risques de sécurité. Une image publique compromise ou exploitée peut servir de vulnérabilité et exposer à des attaques de cybersécurité.
Exécution sur un seul système d'exploitation : Bien que les conteneurs permettent d'exécuter des versions antérieures du même système d'exploitation, ils ne sont pas l'idéal si vous ciblez différents systèmes d'exploitation.

Fournisseurs de conteneurs populaires

Voici quelques fournisseurs de conteneurs réputés :

Docker : Docker est la solution de conteneurisation la plus largement adoptée au monde. Docker Hub est un vaste dépôt d'applications conteneurisées. Vous pouvez télécharger des conteneurs à partir de Docker Hub et déployer un environnement d'exécution Docker local.
Linux Containers (LXC) : Le projet Linux Containers est à l'origine de l'environnement d'exécution de conteneurs open source Linux. LXC isole les processus du système d'exploitation les uns des autres. Docker utilise LXC dans son architecture sous-jacente.

Qu'est-ce qu'une machine virtuelle ?

Source : docker.com

Les machines virtuelles (VM), quant à elles, sont des packages logiciels volumineux (lourds) qui émulent complètement le matériel de bas niveau, comme le processeur (CPU), le disque et les périphériques réseau.

Les machines virtuelles permettent d'exécuter plusieurs machines sur différents systèmes d'exploitation, le tout sur un seul ordinateur. Comme mentionné précédemment, les hyperviseurs permettent aux machines virtuelles d'interagir avec les ordinateurs physiques, en les séparant les unes des autres et en allouant des ressources telles que la mémoire et le processeur.

Avantages 👍

Sécurité d'isolation complète : Les machines virtuelles fonctionnent de manière isolée en tant que systèmes autonomes, à l'abri des exploitations et des interruptions d'autres machines virtuelles. Une attaque contre une machine virtuelle isolée n'affectera pas les autres machines.
Développement interactif : Alors que les conteneurs sont souvent des définitions statiques des dépendances et configurations requises, les machines virtuelles sont dynamiques et permettent un développement interactif. Après avoir spécifié vos besoins matériels, considérez la machine virtuelle comme un ordinateur de base. Vous pouvez y installer manuellement des logiciels et capturer la configuration actuelle. Les instantanés de machine virtuelle peuvent servir de contrôle de version et, si nécessaire, restaurer la machine à un état antérieur ou créer des machines supplémentaires avec une configuration spécifique.

Inconvénients 👎

Vitesse d'itération : Les machines virtuelles étant des logiciels complets, leur création prend du temps. Les modifications d'un instantané de machine virtuelle peuvent nécessiter un temps considérable pour être itérées et validées.
Coût de stockage : Les machines virtuelles étant des logiciels complets, elles occupent beaucoup d'espace de stockage, rapidement en gigaoctets, limitant l'espace disponible sur les machines hôtes.

Fournisseurs de machines virtuelles populaires

Voici quelques fournisseurs de machines virtuelles bien connus :

Virtualbox : Virtualbox est une plateforme de machines virtuelles bien établie, offrant des outils supplémentaires pour développer et distribuer des images de machines virtuelles. Il s'agit d'un système d'émulation d'architecture gratuit et open source, appartenant à Oracle.
VMware : VMware est basé sur l'architecture x86 et est une entreprise cotée en bourse. Il fournit un hyperviseur pour le déploiement et la gestion de machines virtuelles. Il est apprécié pour son interface utilisateur robuste et ses fonctionnalités de support d'entreprise.

Conteneurs vs Machines virtuelles

Bien que les machines virtuelles existent depuis longtemps, elles sont désormais concurrencées par les conteneurs pour des usages similaires. Vous avez pu constater les avantages et inconvénients de ces deux technologies. Voici leurs principales différences :

Caractéristique	Conteneurs	Machines Virtuelles
Taille et portabilité	Petit et portable, car partageant le système d'exploitation. Les conteneurs occupent de l'espace mesuré en mégaoctets et peuvent être déplacés sur différents ordinateurs. S'exécutent plus rapidement que les machines virtuelles car leur système d'exploitation est déjà en cours d'exécution, prenant quelques secondes au démarrage.	Volumineux et moins portables car chaque VM possède son propre système d'exploitation, occupant de l'espace en gigaoctets. Les machines virtuelles ne sont pas facilement portables, possèdent leur propre système d'exploitation et permettent d'exécuter des programmes incompatibles avec l'hôte, plusieurs systèmes d'exploitation sur un même ordinateur et des applications qui ne peuvent pas partager les ressources du système d'exploitation. Le démarrage est lent, car le système d'exploitation de la VM doit d'abord démarrer, ce qui prend plusieurs minutes.
Accès aux ressources	Les conteneurs ont accès à toutes les ressources de la machine hôte.	Les machines virtuelles utilisent les ressources spécifiques qui leur sont allouées par l'hyperviseur.
Sécurité	Moins sécurisés. Les conteneurs fonctionnant sur un système d'exploitation hôte partagé sont vulnérables si l'hôte est compromis.	Offrent une meilleure isolation et sont moins vulnérables aux compromissions de sécurité liées à l'hôte.
Déploiement	Déploiement facile. Leur nature "autonome" facilite le déploiement, le déplacement et la mise à niveau.	Déploiement complexe, nécessitant plus de temps de développement.
Coût	Le prix des conteneurs est généralement inférieur en raison de moindres exigences par rapport aux machines virtuelles.	Le prix des machines virtuelles est relativement plus élevé en raison des ressources, de la complexité et des coûts élevés associés.

Comment utiliser conteneurs et machines virtuelles simultanément

Si vous vous demandez s'il est possible d'utiliser conteneurs et machines virtuelles conjointement, la réponse est oui. Cependant, les cas pratiques sont limités. Vous pouvez créer une machine virtuelle pour émuler une configuration matérielle spécifique et y installer un système d'exploitation.

Une fois que la VM démarre et est entièrement fonctionnelle, vous disposez d'un système de calcul émulé avec un matériel spécifique sur lequel vous pouvez installer des conteneurs.

Par exemple, on peut émuler des dispositifs de calcul sur puce, comme les cartes de développement BeagleBone et Raspberry Pi, en tant que machines virtuelles, afin d'expérimenter des conteneurs opérationnels avant de les tester sur du matériel réel.

Un autre avantage est le renforcement de la sécurité. Par exemple, vous pouvez déployer des conteneurs dans des machines virtuelles. Si vous déployez dix conteneurs sur un seul ordinateur et que celui-ci est compromis, tous les conteneurs risquent d'être affectés. La solution consiste à répartir ces conteneurs sur dix machines virtuelles. Ainsi, si une machine est compromise, les autres parties de l'application système continuent généralement de fonctionner.

Derniers mots

Si votre projet nécessite des spécifications matérielles précises, ou si vous développez sur un matériel et ciblez un autre (Windows vs MacOS), les machines virtuelles sont à privilégier. Dans les autres cas où les exigences sont uniquement logicielles, les conteneurs constituent la meilleure option.

Dans la plupart des cas, vos besoins seront satisfaits par l'un ou l'autre choix. Le choix optimal dépendra de vos besoins en ressources et des compromis associés. Il est donc crucial de bien comprendre les spécificités de votre projet.

Si vous privilégiez un déploiement rapide et efficace, les conteneurs sont le choix idéal. Si votre organisation a besoin de virtualiser un système d'exploitation complet sur du matériel, les machines virtuelles sont préférables. Et si vous cherchez à maximiser la sécurité, une combinaison des deux, bien que plus coûteuse, peut être judicieuse.

En conclusion, conteneurs et machines virtuelles sont des solutions valables, mais le choix doit être guidé par vos spécifications. Si vous avez besoin de conseils supplémentaires, je vous recommande de consulter des ressources comparant Docker et les machines virtuelles.