1 基本概念

1.1 虚拟机（VM）

虚拟机是一种通过硬件虚拟化创建的计算环境。每个虚拟机包含完整的操作系统、应用程序及其依赖。运行在物理服务器上的虚拟机可以被视为独立计算机，具有自己的虚拟硬件，包括虚拟CPU、内存、网络接口等。

虚拟化技术的重要概念包括：

虚拟化、Hypervisor（虚拟机监控器，VMM）、虚拟机、虚拟环境、资源池化和虚拟网络。

常见的虚拟化产品：

免费产品：VirtualBox，Proxmox VE，KVM，XenServer

收费产品：VMware vSphere，VMware Workstation,Hyper-V，华为的FusionCompute，Red Hat Virtualization

1.2 容器

容器是一种轻量级的虚拟化技术，允许开发者在共享的操作系统内核上运行应用程序。容器只包含应用及其依赖的库和环境配置，而不包含完整的操作系统。容器通常通过容器引擎（如 Docker）管理，支持快速部署和弹性扩展。

容器的几个重要概念包括：

镜像（Image），镜像仓库（registry），容器（Container），容器网络（Network），数据卷（Volume）。

常见的容器产品：Docker，Podman，LXC (Linux Containers)，Containerd，rkt (Rocket)，CoreOS。

2  二者区别

下图是虚拟机和容器的主要区别

下面从更细的维度来了解二者的区别

2.1  架构与资源分配

虚拟机架构：

每个虚拟机运行自己的操作系统，这使得虚拟机在操作系统层面完全隔离。资源分配通常为静态配置，定义虚拟机启动时的 CPU、内存和存储。例如，可以为虚拟机分配 4GB 内存和 2 个虚拟CPU，但在运行过程中不容易调整。使用 虚拟硬盘（VMDK、VHD 等） 存储虚拟机的数据，每个虚拟机的数据完全隔离。

容器架构：

容器共享宿主机的操作系统内核，但彼此之间运行在独立的用户空间。资源使用是动态的，能够在运行时根据负载调整。通过 Docker 等工具，可以设置 CPU 限制、内存限制等。使用 容器镜像 来打包应用及其依赖，这使得容器可以轻松部署和复制。

2.2 性能比较

虚拟机性能：

启动时间通常较长，取决于操作系统的启动时间，可能需要几分钟。虚拟机的性能开销较大，尤其在高并发负载下，Hypervisor 可能成为瓶颈。一些应用可能会因为额外的虚拟化层导致性能下降，特别是高性能计算（HPC）场景。

容器性能：

容器启动速度极快，通常在几秒钟内。容器的资源开销小，因为它们共享内核。可以在同一台物理服务器上运行数十个甚至数百个容器，极大提高资源利用率。适合微服务架构，因为不同的服务可以独立扩展，且彼此之间不相互影响。

2.3 资源利用率

虚拟机利用率：

资源利用率受限于分配的静态资源，往往在低负载情况下资源浪费严重。资源管理需要手动调整配置，随着工作负载的变化，可能会导致性能问题。

容器利用率：

容器可以根据需求动态分配资源，运行多个容器时能更好地利用硬件资源。可以在高峰期快速扩展容器数量，以应对突发的流量需求，使用 Kubernetes 等工具可以实现自动扩展。

2.4  可移植性

虚拟机可移植性：

虚拟机的迁移较为复杂，需要确保虚拟硬件的兼容性和配置一致性，尤其在不同 Hypervisor 之间迁移时。迁移过程中需要考虑存储、网络配置等因素，整体流程较为繁琐。

容器可移植性：

容器具有极高的可移植性，可以在任何支持 Docker 的环境中运行，确保在不同开发、测试、生产环境中的一致性。使用标准化的容器镜像，使得应用的开发、测试和部署变得简单快捷。

2.5 安全性与隔离

虚拟机安全性：

每个虚拟机有独立的操作系统，安全性较高；如果一个虚拟机遭受攻击，其他虚拟机不会受到影响。然而，Hypervisor 的安全性至关重要，一旦被攻破，可能导致所有虚拟机的安全隐患。

容器安全性：

由于共享宿主内核，容器的安全性较弱。恶意代码可能通过内核漏洞影响其他容器。需要在容器设计和运行时实施严格的安全措施，包括：使用最小权限原则，限制容器的权限。使用网络策略，限制容器之间的网络通信。定期扫描容器镜像，检测已知漏洞。