Docker vs. Máquinas Virtuais: as prin­ci­pais di­fe­ren­ças

Na im­ple­men­ta­ção de apli­ca­ções, existem duas tec­no­lo­gias prin­ci­pais: Docker e máquinas virtuais (VM). Ambas oferecem formas de isolar apli­ca­ções e recursos, mas as suas abor­da­gens e áreas de aplicação diferem sig­ni­fi­ca­ti­va­mente entre si. Neste artigo, for­ne­ce­mos uma visão geral das se­me­lhan­ças, di­fe­ren­ças, vantagens e des­van­ta­gens, bem como os domínios de aplicação adequados do Docker e das máquinas virtuais.

O que é o Docker?

O Docker é uma solução virtual que permite empacotar e executar apli­ca­ções e suas de­pen­dên­cias nos chamados con­ten­to­res. Um contentor Docker é um ambiente isolado que contém todos os com­po­nen­tes ne­ces­sá­rios de uma aplicação, incluindo o sistema operativo, o ambiente de execução, as bi­bli­o­te­cas e as con­fi­gu­ra­ções. Estes con­ten­to­res podem ser exe­cu­ta­dos em qualquer sistema que tenha o Docker, in­de­pen­den­te­mente das di­fe­ren­ças na in­fra­es­tru­tura. O Docker permite uma rápida im­ple­men­ta­ção de apli­ca­ções, fácil es­ca­la­bi­li­dade e menor consumo de recursos em com­pa­ra­ção com tec­no­lo­gias de vir­tu­a­li­za­ção tra­di­ci­o­nais, como máquinas virtuais.

O que são máquinas virtuais (VM)?

Uma máquina virtual é um conceito mais amplo de vir­tu­a­li­za­ção. Trata-se de uma emulação de software de uma pla­ta­forma in­for­má­tica física que permite executar vários sistemas ope­ra­ti­vos e apli­ca­ções num único host físico. As máquinas virtuais podem ser uti­li­za­das de várias formas:

• Con­so­li­da­ção de ser­vi­do­res: as empresas podem con­so­li­dar vários ser­vi­do­res num único host físico para utilizar os recursos de hardware de forma mais eficiente e reduzir os custos ope­ra­ci­o­nais.
• De­sen­vol­vi­mento: os pro­gra­ma­do­res podem utilizar máquinas virtuais para simular di­fe­ren­tes sistemas ope­ra­ti­vos e ambientes de de­sen­vol­vi­mento e, assim, de­sen­vol­ver e testar apli­ca­ções.
• Iso­la­mento de apli­ca­ções: as máquinas virtuais permitem executar 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 uti­li­za­das para simular di­fe­ren­tes cenários de ataque e testar conceitos de segurança.

Docker vs. Máquinas Virtuais: se­me­lhan­ças

Apesar das suas di­fe­ren­tes abor­da­gens, o Docker e as máquinas virtuais têm algumas se­me­lhan­ças fun­da­men­tais, es­pe­ci­al­mente em termos de por­ta­bi­li­dade, imagens e gestão de versões.

Por­ta­bi­li­dade

Tanto o Docker quanto as máquinas virtuais têm alta por­ta­bi­li­dade e permitem a execução fluida de apli­ca­ções e suas de­pen­dên­cias em di­fe­ren­tes sistemas e pla­ta­for­mas. A por­ta­bi­li­dade dos con­ten­to­res Docker é fa­vo­re­cida pelo facto de poderem ser exe­cu­ta­dos em qualquer sistema que disponha do Docker, in­de­pen­den­te­mente das di­fe­ren­ças exis­ten­tes na in­fra­es­tru­tura. Da mesma forma, as máquinas virtuais podem ser uti­li­za­das em vários hi­per­vi­so­res ou pla­ta­for­mas na nuvem, desde que o ambiente de destino seja com­pa­tí­vel com a tec­no­lo­gia de vir­tu­a­li­za­ção ne­ces­sá­ria.

Imagens

Uma se­me­lhança im­por­tante entre o Docker e as máquinas virtuais é o conceito de imagens. As imagens do Docker e as imagens de VM servem como modelos que descrevem o estado e a con­fi­gu­ra­ção de uma aplicação ou de um sistema operativo. Em ambos os casos, essas imagens podem ser ver­si­o­na­das e geridas para rastrear e gerenciar di­fe­ren­tes versões de uma aplicação ou de um sistema operativo. Desta forma, os pro­gra­ma­do­res podem realizar im­ple­men­ta­ções con­sis­ten­tes e re­pro­du­zí­veis e acom­pa­nhar sis­te­ma­ti­ca­mente as al­te­ra­ções nas apli­ca­ções ou con­fi­gu­ra­ções dos sistemas. O uso de imagens também facilita a co­la­bo­ra­ção entre de­sen­vol­vi­mento, testes e produção, pois as equipas de de­sen­vol­vi­mento e operações podem usar as mesmas imagens para garantir que as apli­ca­ções sejam im­ple­men­ta­das de forma con­sis­tente em di­fe­ren­tes ambientes.

Gestão de versões

Tanto o Docker quanto as máquinas virtuais permitem gerenciar versões de imagens, o que facilita o processo de de­sen­vol­vi­mento e garante uma im­ple­men­ta­ção con­sis­tente das apli­ca­ções. Esse ge­ren­ci­a­mento de versões permite que os de­sen­vol­ve­do­res rastreiem, revertam e gerenciem al­te­ra­ções nas imagens, ga­ran­tindo a es­ta­bi­li­dade e a con­fi­a­bi­li­dade de suas apli­ca­ções.

Docker vs. Máquinas Virtuais: di­fe­ren­ças

Embora ambas as tec­no­lo­gias tenham objetivos se­me­lhan­tes, o Docker e as máquinas virtuais (VM) adotam duas abor­da­gens di­fe­ren­tes para executar apli­ca­ções em ambientes di­fe­ren­tes.

Docker vs. Máquinas Virtuais: objetivos

O principal objetivo do Docker é fornecer apli­ca­ções e serviços em con­ten­to­res que ofereçam ambientes isolados e portáteis. Em outras palavras, o seu objetivo é melhorar a efi­ci­ên­cia e a es­ca­la­bi­li­dade das apli­ca­ções e sim­pli­fi­car a sua im­ple­men­ta­ção.

Por sua vez, as máquinas virtuais oferecem um ambiente de vir­tu­a­li­za­ção completo no qual vários sistemas ope­ra­ci­o­nais podem ser exe­cu­ta­dos em um único host físico. O seu principal objetivo é permitir que os uti­li­za­do­res criem um ambiente virtual isolado que não dependa do hardware sub­ja­cente.

Docker vs. Máquinas Virtuais: ar­qui­te­tura

Os Docker Con­tai­ners partilham os recursos do sistema operativo do host e do seu núcleo, o que resulta numa menor so­bre­carga e tempos de arranque mais rápidos em com­pa­ra­ção com as máquinas virtuais.

Por outro lado, as máquinas virtuais emulam um ambiente de hardware completo e têm a sua própria instância do sistema operativo, que é in­de­pen­dente de outras máquinas virtuais e do sistema operativo do host. Isso permite um maior iso­la­mento, mas requer mais recursos e tem tempos de ini­ci­a­li­za­ção mais longos do que os con­ten­to­res.

Docker vs. Máquinas Virtuais: segurança

Os con­ten­to­res Docker partilham o núcleo do sistema operativo do host, o que implica riscos po­ten­ci­ais de segurança, uma vez que uma imagem de contentor de­fei­tu­osa ou maliciosa pode pre­ju­di­car todo o host.

Em con­tra­par­tida, uma máquina virtual funciona com o seu próprio sistema operativo, o que lhe pro­por­ci­ona um maior iso­la­mento. Graças a isso, o nível de segurança é mais elevado, uma vez que os ataques a uma máquina virtual ge­ral­mente afetam apenas essa VM.

Docker vs. Máquinas Virtuais: liberação de recursos

Cada máquina virtual tem os seus próprios recursos, que estão com­ple­ta­mente isolados de outras VMs. Isso permite uma gestão mais precisa dos recursos e a separação das cargas de trabalho.

Os con­ten­to­res Docker, por sua vez, partilham os recursos do sistema operativo do host, o que resulta numa uti­li­za­ção mais eficiente do hardware. No entanto, pode ser com­pli­cado isolar cargas de trabalho que consomem muitos recursos.

Docker vs. Máquinas Virtuais: de­sem­pe­nho

Os con­ten­to­res Docker costumam oferecer melhor de­sem­pe­nho e tempos de ini­ci­a­li­za­ção mais rápidos em com­pa­ra­ção com máquinas virtuais.

Por outro lado, as VMs, devido ao seu ambiente de vir­tu­a­li­za­ção completo, têm um maior consumo de recursos e tempos de ini­ci­a­li­za­ção mais longos do que os con­ten­to­res. No entanto, podem ser mais adequadas para cargas de trabalho que consomem muitos recursos e que requerem um iso­la­mento robusto.

Docker vs. Máquinas Virtuais: por­ta­bi­li­dade

Os con­ten­to­res Docker podem ser fa­cil­mente movidos entre di­fe­ren­tes ambientes, desde que os com­pu­ta­do­res de destino tenham o Docker instalado.

No entanto, as imagens de máquinas virtuais são menos portáteis, pois incluem não apenas o apli­ca­tivo, mas também todo o sistema operativo. Mover as VMs entre di­fe­ren­tes hi­per­vi­so­res ge­ral­mente requer etapas de conversão.

Vantagens do Docker em com­pa­ra­ção com máquinas virtuais

Devido às di­fe­ren­ças men­ci­o­na­das an­te­ri­or­mente, tanto o Docker quanto as máquinas virtuais (VM) oferecem di­fe­ren­tes vantagens que se adaptam a di­fe­ren­tes pos­si­bi­li­da­des de uso.

Vantagens do Docker

• Con­ten­to­res leves: os con­ten­to­res Docker requerem menos recursos do que as máquinas virtuais. Assim, é possível uma im­ple­men­ta­ção mais rápida das apli­ca­ções e uma uti­li­za­ção mais eficiente dos recursos.
• Por­ta­bi­li­dade: os con­ten­to­res Docker são portáteis e podem ser exe­cu­ta­dos em di­fe­ren­tes sistemas e pla­ta­for­mas na nuvem, desde que o ambiente de destino seja com­pa­tí­vel com o Docker. Desta forma, é mais fácil im­ple­men­tar e escalar apli­ca­ções em di­fe­ren­tes ambientes.
• Im­ple­men­ta­ção rápida: o Docker permite im­ple­men­tar apli­ca­ções ra­pi­da­mente graças à sua tec­no­lo­gia de con­ten­to­res. Os pro­gra­ma­do­res podem criar, iniciar e parar con­ten­to­res ra­pi­da­mente, o que acelera o processo de de­sen­vol­vi­mento e im­ple­men­ta­ção.
• Or­ques­tra­ção simples: fer­ra­men­tas do Docker, como Docker Swarm e Ku­ber­ne­tes, facilitam a or­ques­tra­ção de con­ten­to­res. Essas fer­ra­men­tas permitem dis­tri­buir con­ten­to­res por vários hosts, au­to­ma­ti­zar a es­ca­la­bi­li­dade e garantir a dis­po­ni­bi­li­dade.
• Ar­qui­te­tura de mi­cros­ser­vi­ços: o Docker é ideal para im­ple­men­tar ar­qui­te­tu­ras de mi­cros­ser­vi­ços, pois permite o iso­la­mento e a im­plan­ta­ção de serviços in­de­pen­den­tes em con­ten­to­res. Dessa forma, melhora-se a es­ca­la­bi­li­dade, a ma­nu­ten­ção e a fle­xi­bi­li­dade das apli­ca­ções.

Vantagens das máquinas virtuais

• Maior iso­la­mento: as máquinas virtuais oferecem um iso­la­mento mais robusto entre si, uma vez que cada VM tem o seu próprio sistema operativo e recursos. Isto aumenta a segurança e reduz o risco de ataques ou fugas de dados.
• Vir­tu­a­li­za­ção completa: as máquinas virtuais permitem executar di­fe­ren­tes sistemas ope­ra­ti­vos num mesmo host físico, o que melhora a com­pa­ti­bi­li­dade entre di­fe­ren­tes sistemas ope­ra­ti­vos e apli­ca­ções.
• Apli­ca­ções herdadas: as VMs são ideais para executar apli­ca­ções herdadas que requerem um ambiente es­pe­cí­fico do sistema operativo. Elas permitem que essas apli­ca­ções antigas funcionem em pla­ta­for­mas de hardware atuais sem com­pro­me­ter a es­ta­bi­li­dade do ambiente.
• Gestão precisa de recursos: as VMs oferecem uma gestão mais precisa dos recursos, uma vez que cada uma tem os seus próprios recursos que podem ser geridos de forma in­de­pen­dente. Desta forma, facilita-se um controlo mais detalhado sobre a atri­bui­ção e uti­li­za­ção dos recursos.
• Apli­ca­ções críticas para a segurança: as VMs permitem executar apli­ca­ções críticas para a segurança que requerem um alto nível de iso­la­mento e segurança. A separação de sistemas ope­ra­ti­vos e recursos minimiza os riscos de segurança.

Docker vs. Máquinas Virtuais: qual tec­no­lo­gia devo escolher?

A escolha entre uma tec­no­lo­gia e outra depende de vários fatores, como o tipo de aplicação, os re­qui­si­tos de segurança ou a fle­xi­bi­li­dade desejada. Por isso, é fun­da­men­tal avaliar as vantagens e des­van­ta­gens de ambas as tec­no­lo­gias e escolher a que melhor se adapta às ne­ces­si­da­des do projeto.

O Docker é es­pe­ci­al­mente adequado para apli­ca­ções com estas ca­rac­te­rís­ti­cas:

• ciclos de im­ple­men­ta­ção curtos,
• baixos re­qui­si­tos de recursos para a ar­qui­te­tura de mi­cros­ser­vi­ços,
• es­ca­la­bi­li­dade rápida,
• ambientes de in­fra­es­tru­tura física dis­tri­buí­dos.

Por outro lado, as VM são adequadas para o seguinte:

• re­qui­si­tos de sistemas ope­ra­ti­vos com uma única in­fra­es­tru­tura física,
• sistemas ope­ra­ci­o­nais nos quais di­fe­ren­tes elementos de controlo devem ser con­fi­gu­ra­dos,
• sistemas ope­ra­ci­o­nais com de­pen­dên­cias es­pe­cí­fi­cas,
• re­qui­si­tos especiais de recursos de hardware,
• apli­ca­ções herdadas que já não funcionam em sistemas ope­ra­ti­vos modernos.