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
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