تفاوت داکر با ماشین مجازی یکی از موضوعات مهمی است که توسعه‌دهندگان، مدیران سرورها و متخصصان DevOps با آن روبه‌رو هستند. هر دو فناوری برای اجرای برنامه‌ها در یک محیط ایزوله طراحی شده‌اند، اما از نظر معماری، نحوه مدیریت منابع، سرعت اجرا و میزان استفاده از سخت‌افزار تفاوت‌های مهمی با هم دارند.

نکته مهم اینجاست که داکر با استفاده از کانتینرها، برنامه‌ها را بدون نیاز به اجرای یک سیستم‌ عامل کامل راه‌اندازی می‌کند. در نتیجه سرعت بیشتری دارد، منابع کمتری مصرف می‌کند و جابه‌جایی برنامه‌ها بین محیط‌های مختلف را ساده‌تر می‌سازد. در مقابل، ماشین‌های مجازی با ارائه یک سیستم‌ عامل مستقل، سطح بالاتری از جداسازی را فراهم می‌کنند و برای برخی سناریوها انتخاب مناسب‌تری هستند.

در این مقاله از پارس هاست ابتدا بررسی می‌کنیم داکر چیست و چگونه کار می‌کند، سپس به مقایسه داکر و ماشین مجازی می‌پردازیم و تفاوت‌های کلیدی آن‌ها را از جنبه‌های مختلف بررسی خواهیم کرد. همچنین با موارد استفاده داکر در توسعه و استقرار نرم‌افزار آشنا می‌شوید و در نهایت، آموزش نصب داکر در ویندوز را به‌صورت گام‌به‌گام ارائه می‌کنیم. پس تا انتهای مطلب همراه ما باشید.

قبل از ادام مطلب، نگاهی گذرا به تفاوت‌های اصلی داکر و ماشین مجازی می‌اندازیم:

 این تفاوت‌ها باعث شده داکر در بسیاری از موارد کارایی بالاتری نسبت به ماشین‌های مجازی داشته باشد و زمان ساخت، تست و اجرای برنامه‌ها را کاهش دهد.

پیش از صحبت مفصل‌تر درباره تفاوت ماشین مجازی و داکر، لازم است با مفهوم کانتینر آشنا شویم.

کانتینر چیست؟

کانتینر را می‌توانیم یک بسته آماده برای اجرای نرم‌افزار بدانیم. این بسته علاوه بر کد برنامه، تمام فایل‌ها، کتابخانه‌ها، تنظیمات و وابستگی‌های موردنیاز را نیز در خود جای می‌دهد. به همین دلیل برنامه در هر سیستمی که کانتینر روی آن اجرا شود، دقیقا همان عملکردی را خواهد داشت که توسعه‌دهنده انتظار دارد.

برای درک بهتر، فرض کنید یک برنامه وب روی لپ‌تاپ شما بدون مشکل اجرا می‌شود، اما هنگام انتقال به سرور با خطاهای مختلفی مانند نسخه متفاوت کتابخانه‌ها یا تنظیمات سیستم‌ عامل مواجه می‌شوید. کانتینر این مشکل را حل می‌کند؛ زیرا تمام نیازمندی‌های برنامه را در یک بسته مستقل قرار می‌دهد و آن را بدون وابستگی به محیط اجرا، جابه‌جا می‌کند.

کانتینر چگونه کار می‌کند؟

برای درک بهتر تفاوت داکر با ماشین مجازی، باید ابتدا نحوه کار کانتینرها را بشناسیم. برخلاف ماشین‌های مجازی که برای هر برنامه یک سیستم‌ عامل کامل اجرا می‌کنند، کانتینرها از هسته سیستم‌ عامل میزبان به‌صورت مشترک استفاده می‌کنند. از این رو، نیازی به نصب سیستم‌ عامل جداگانه ندارند و حجم بسیار کمتری اشغال می‌کنند.

این موضوع باعث می‌شود:

• کانتینرها سبک‌تر باشند.
• منابع کمتری مصرف کنند.
• در چند ثانیه یا حتی چند میلی‌ثانیه اجرا شوند.
• تعداد بیشتری کانتینر روی یک سرور قابل اجرا باشد.

داکر چیست؟

داکر چیست؟ Docker یک ابزار متن باز است که برای ساده‌سازی فرایند ساخت، اجرا و توزیع برنامه‌ها استفاده می‌شود. این ابزار با استفاده از مفهوم «کانتینر» به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا برنامه‌ها و تمام وابستگی‌های آن‌ها را در یک بسته‌ی قابل حمل قرار دهند و آن را در هر محیطی اجرا کنند، بدون اینکه نیاز به تنظیمات پیچیده یا وابستگی به سیستم‌ عامل خاصی باشد.

کانتینرها این امکان را فراهم می‌کنند که برنامه‌ها:

• به‌صورت یک بسته‌ی مستقل اجرا شوند
• همراه با تمام کتابخانه‌ها و تنظیمات مورد نیازشان منتقل شوند
• بدون تغییر در محیط‌های مختلف اجرا شوند

از همین رو، انتقال برنامه از محیط توسعه به محیط اجرا بسیار سریع‌تر و ساده‌تر انجام می‌شود. داکر فرایند راه اندازی سرور و استقرار برنامه‌ها را بسیار سریع‌تر و ساده‌تر می‌کند.

از مزایای مهم داکر می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• قابلیت اجرا روی سیستم‌ عامل‌های مختلف مانند لینوکس و ویندوز
• امکان حمل‌پذیری برنامه‌ها بین محیط‌های مختلف
• کاهش زمان استقرار (Deployment)
• استفاده بهینه‌تر از منابع سیستم نسبت به ماشین‌های مجازی

در نهایت، داکر بیشتر به‌عنوان ابزاری برای ایجاد محیط‌های یکسان و قابل حمل برای اجرای برنامه‌ها شناخته می‌شود و یکی از کاربردهای مهم آن استفاده در معماری میکروسرویس‌ها است، هرچند محدود به این حوزه نیست.

IaaS چیست و چه ارتباطی با داکر و ماشین مجازی دارد؟

برای درک بهتر تفاوت داکر با ماشین مجازی، بهتر است با مفهوم IaaS چیست هم آشنا شویم. IaaS یا Infrastructure as a Service به معنای «زیرساخت به‌عنوان سرویس» یکی از مدل‌های رایانش ابری است که در آن منابع زیرساختی مانند سرور، پردازنده، حافظه، فضای ذخیره‌سازی و شبکه به‌صورت سرویس در اختیار کاربر قرار می‌گیرد.

در سرویس‌های IaaS، کاربر معمولا می‌تواند منابع موردنیاز خود را انتخاب کرده و یک ماشین مجازی (VM) یا سرور مجازی ایجاد کند. سپس سیستم‌ عامل و نرم‌افزارهای موردنیاز خود را روی آن نصب و مدیریت کند.

نکته: IaaS یک مدل ارائه زیرساخت است، ماشین مجازی یک روش مجازی‌سازی منابع سخت‌افزاری است و Docker از کانتینرها برای اجرای ایزوله برنامه‌ها در سطح سیستم‌ عامل استفاده می‌کند.

مثال:

IaaS → ماشین مجازی → سیستم‌ عامل → Docker → کانتینرهای برنامه

در این حالت، ارائه‌دهنده IaaS منابع سرور و ماشین مجازی را در اختیار شما قرار می‌دهد، ماشین مجازی یک سیستم‌ عامل مستقل اجرا می‌کند و Docker روی آن سیستم‌ عامل برای اجرای کانتینرهای برنامه استفاده می‌شود.

بنابراین، Docker لزوما جایگزین IaaS یا ماشین مجازی نیست. این فناوری‌ها می‌توانند در کنار یکدیگر استفاده شوند. برای مثال، یک تیم DevOps ممکن است زیرساخت موردنیاز خود را از یک سرویس IaaS تهیه کند، روی آن ماشین مجازی بسازد و سپس برنامه‌های خود را با Docker مستقر کند.

تفاوت IaaS، ماشین مجازی و Docker در یک نگاه

در نتیجه، اگر هدف شما تهیه زیرساخت برای اجرای برنامه‌ها باشد، IaaS می‌تواند گزینه مناسبی باشد؛ اگر به یک محیط با سیستم‌ عامل مستقل و ایزولاسیون بیشتر نیاز داشته باشید، ماشین مجازی کاربرد دارد و اگر هدف شما بسته‌بندی، اجرای سریع و استقرار قابل حمل برنامه‌ها باشد، Docker انتخاب مناسبی خواهد بود.

 معماری Docker

مدلی که معماری داکر از آن استفاده می‌کند مدل کلاینت سرور است. این مدل شامل اجزای مختلفی می‌شود که در ادامه به بررسی هر یک از آنها می‌پردازیم.

کلاینت داکر (Docker Client)

برقراری ارتباط با داکر با استفاده از کلاینت داکر انجام می‌شود. در حقیقت کاربران به همین شکل از داکر استفاده می‌کنند. کلاینت دستورات صادر شده را به وسیله Docker API به Dockerd ارسال می‌کند. جالب است بدانید که هر کلاینت قادر است با چند Daemon ارتباط داشته باشد.

موتور داکر (Docker Engine)

موتور Docker یا Docker Engine به عنوان اصلی ترین قسمت سیستم تلقی می شود. این موتور در واقع یک برنامه است که بر پایه Client Server بر روی ماشین میزبان نصب و اجرا می شود. موتور داکر نقش مهمی در کانفیگ سرور و مدیریت کانتینرها دارد و از طریق CLI کنترل می‌شود. موتور داکر از سه قسمت تشکیل شده است:

• Daemon: این سرویس به عنوان سرویس پشت صحنه‌ای کار خود را انجام می‌دهد چرا که همواره در پشت صحنه در حال اجراست و نام آن Dockerd است. وظیفه این قسمت ایجاد و مدیریت عکس‌های داکر، کانتینرها، شبکه‌ها و همچنین فضای حافظه است. البته به درخواست‌های API نیز جواب می‌دهد.
• Rest API: وظیفه این بخش تعامل با سرور Docker است. این تعامل توسط برنامه‌ها صورت می‌گیرد.
• Command Line Interface یا CLI: وظیفه این کلاینت وارد نمودن دستورات داکر است.

رجیستری های داکر

مکانی به نام رجیستری محل ذخیره تصاویر داکر است. یکی از رجیستری‌های عمومی Docker Hub نام دارد که به شما قابلیت ذخیره سازی تصاویرتان را ارائه می‌دهد. به صورت پیش فرض، Docker عکس‌ها را در داکر هاب می‌خواند و ذخیره می‌کند.

کاربر می‌تواند یک رجیستری خصوصی بسازد و از آن استفاده کند. همچنین با استفاده از دستورات Pull و Run، تصاویر را از رجیستری دریافت کند و با دستور Push، تصاویر را در رجیستری ذخیره کند.

اشیای داکر یا (Docker Objects)

استفاده از داکر شامل استفاده از اشیایی همچون عکس‌ها، کانتینرها، حافظه‌ها و شبکه‌هاست. در ادامه هر مورد توضیح داده می‌شود:

Docker Images: قالب عکس‌هایی که دارای دستورات ساخت کانتینرها هستند صرفا خواندنی می‌باشد. شما می‌توانید عکس‌ها را به همان شکلی که هستند از داکرهاب استخراج و استفاده نمایید.

همچنین می‌توانید بر روی آن‌ها تغییراتی اعمال نمایید و image جدیدی ایجاد نمایید. همچنین می‌توانید به وسیله Docker File دستورات ایجاد و اجرای کانتینرها را به عنوان یک Image جدید ایجاد کنید و به استفاده از آن بپردازید.

عکس‌ها دارای دو لایه هستند. یک لایه صرفا خواندنی و یک لایه دیگر که در آن به نوشتن پرداخت. در حقیقت وقتی که شما در عکس‌ها تغییراتی را به عمل می‌آورید تنها قسمت‌هایی که در لایه نوشتنی تغییر یافته‌اند ذخیره می‌شوند.

کانتینرها: پس از اجرای یک Image، یک کانتینر ایجاد می‌شود و تمام برنامه‌ها و وابستگی‌های آن در داخل این کانتینر اجرا می‌شوند. فعال یا غیر فعال نمودن کانتینرها توسط Docker API و همچنین CLI انجام می‌شود.

Volumes: حافظه‌ها فقط برای ذخیره‌سازی داده‌های پایدار کانتینرها استفاده می‌شوند، نه برای همه داده‌های مرتبط با داکر. این داده‌ها به‌صورت مستقل از چرخه عمر کانتینر نگهداری می‌شوند و با حذف یا ایجاد مجدد کانتینر از بین نمی‌روند. مدیریت این حافظه‌ها به وسیله Docker API و CLI صورت می‌گیرد. سازگاری این حافظه‌ها هم با کانتینرهای ویندوزی و هم با کانتینرهای لینوکسی مورد تأیید است. ذخیره سازی داده‌ها در حافظه‌ها به مراتب بهتر از ذخیره در لایه نوشتنی کانتینرهاست.

همچنین داده‌های ذخیره شده در حافظه‌ ها از عمر بیشتری نسبت به داده‌های ذخیره شده در کانتینرها برخوردار هستند. توجه به این نکته مهم است که ذخیره نمودن روی حافظه سبب بیشتر شدن حجم و سایز کانتینرها نمی‌شود.

شبکه‌ها: کانتینرهای جدا از هم به وسیله شبکه‌ها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. در داکر ۵ نوع درایور شبکه موجود است که نام‌های آن‌ها به این قرار است: None که همه شبکه‌ها را قطع می‌کند. درایور Bridge که در زمان‌هایی که برنامه‌ها بر روی کانتینر مستقل اجرا می‌شوند مورد استفاده قرار می‌گیرد. درایور Host که سبب جدا سازی میان کانتینرها و میزبان می‌شود.

درایور Overlay برای ارتباط بین کانتینرها در چند میزبان مختلف استفاده می‌شود و معمولا در محیط‌های Swarm یا Cluster کاربرد دارد. در حقیقت زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که کانتینرها بر روی میزبان‌های مختلف ذخیره شده باشند. درایور Mac Vlan به کانتینرها آدرس مک مخصوصی اختصاص می‌دهد تا باعث شبیه سازی آن‌ها به دستگاه‌های فیزیکی شود.

تفاوت داکر و ماشین مجازی

در دنیای توسعه نرم‌افزار و زیرساخت، یکی از سوالات رایج این است که فرق ماشین مجازی و داکر چیست و کدام یک انتخاب بهتری است. در جدول زیر با یک نگاه متوجه که تفاوت Docker و Virtual Machine می‌شوید:

۱. سطح مجازی‌سازی و معماری

در ماشین‌های مجازی کل سخت‌افزار سیستم مجازی ‌سازی می‌شود. هر ماشین مجازی یک سیستم‌ عامل کامل (Guest OS) دارد که همراه با کرنل، کتابخانه‌ها و برنامه‌های خودش اجرا می‌شود. این ساختار توسط یک لایه به نام هایپروایزر مدیریت می‌شود.

در مقابل، در داکر مجازی‌سازی در سطح سیستم‌ عامل انجام می‌شود. یعنی کانتینرها سیستم‌ عامل مستقل ندارند و از هسته سیستم‌ عامل میزبان استفاده می‌کنند. همین موضوع یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های داکر با ماشین مجازی محسوب می‌شود. سایت qa درباره مشترک بودن سیستم عامل نوشته:

“Sharing the host OS between containers makes them light and increases the boot time.” «اشتراک سیستم عامل میزبان بین کانتینرها باعث سبک شدن آنها و افزایش زمان بوت می‌شود.»

۲. مصرف منابع و کارایی

یکی از اصلی‌ترین بخش‌های تفاوت داکر و ماشین مجازی مربوط به مصرف منابع است:

• کانتینرهای داکر بسیار سبک هستند و معمولا در حد مگابایت حجم دارند.

• ماشین‌های مجازی سنگین‌تر هستند و ممکن است چندین گیگابایت فضا اشغال کنند.

از نظر سرعت هم:

• داکر در چند میلی‌ثانیه یا چند ثانیه اجرا می‌شود.
• اما ماشین مجازی برای بوت شدن کامل به زمان بیشتری نیاز دارد.

در نتیجه، از نظر کارایی، در مقایسه داکر و ماشین مجازی، کانتینرها عملکرد سریع‌تر و سبک‌تری دارند.

۳. ایزولاسیون و امنیت

از نظر امنیت، ماشین‌های مجازی برتری دارند چون هر VM کاملا مستقل از دیگری اجرا می‌شود. این یعنی اگر یک ماشین مجازی دچار مشکل شود، سایر ماشین‌ها و حتی سیستم‌ عامل میزبان معمولا تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند.

اما در داکر، کانتینرها از یک هسته مشترک استفاده می‌کنند. به همین دلیل، ایزولاسیون آن‌ها نسبت به VM ضعیف‌تر است. البته داکر با استفاده از تکنولوژی‌هایی مثل Namespaces و Cgroups تلاش می‌کند این فاصله را جبران کند.

۴. قابلیت حمل و سازگاری سیستم‌ عامل

در ماشین‌های مجازی می‌توانیم هر نوع سیستم‌ عاملی را اجرا کنیم؛ مثلا لینوکس روی ویندوز یا بالعکس.

اما در داکر محدودیت وجود دارد و کانتینرها به هسته لینوکس وابسته هستند. البته در ویندوز و مک، این محدودیت با کمک یک VM سبک در پس‌زمینه حل می‌شود.

از طرف دیگر، در بحث قابلیت حمل، داکر عملکرد بهتری دارد. چون همه وابستگی‌ها داخل کانتینر بسته‌بندی می‌شوند، برنامه در هر محیطی تقریبا یکسان اجرا خواهد شد.

چه زمانی داکر را انتخاب کنیم؟

خرید سرور داکر انتخاب مناسب‌تری است وقتی:

• با معماری‌های میکروسرویس کار می‌کنید
• نیاز به استقرار سریع دارید
• در فرآیندهای CI/CD و توسعه چابک هستید
• می‌خواهید تعداد زیادی سرویس روی یک سرور اجرا کنید

چه زمانی ماشین مجازی انتخاب بهتری است؟

ماشین مجازی گزینه بهتری است وقتی:

• به ایزولاسیون امنیتی بسیار بالا نیاز دارید
• قصد اجرای سیستم‌ عامل‌های مختلف روی یک سخت‌افزار دارید
• با نرم‌افزارهای قدیمی کار می‌کنید

موارد استفاده از داکر

در چه مواقعی باید از داکر استفاده شود و در کجا نباید از آن استفاده شود؟ این سوالی است که ممکن است برایتان پیش آمده باشد. به طور کلی اگر برنامه شما به عنوان زیر شاخه موارد زیر قرار گیرد پیشنهاد می‌شود که از داکر استفاده شود.

۱. یادگیری تکنولوژی‌ های جدید: داکر محیطی ایزوله و بسیار مناسب برای شروع کار با ابزار جدید فراهم می‌کند و امکان تنظیم سریع آن را بدون صرف زمان زیادی در اختیار شما قرار می‌دهد.

۲. موارد استفاده ساده: در صورتیکه برنامه شما ساده و یا استاندارد باشد می‌توانید تعداد زیادی از برنامه‌های خود را از داکر هاب به راحتی استخراج و استفاده نمایید.

۳. ایزوله کردن برنامه: در صورتی که بخواهید چند برنامه را با هم اجرا کنید می‌توانید به وسیله Docker کامپوننت های هر برنامه را در کانتینرهای مختلف به صورت جداگانه نگهداری کنید و می‌توانید از مشکلات مدیریت وابستگی داده‌ها جلوگیری کنید.

۴. گروه‌های توسعه دهنده: در صورتی که شما دارای چند توسعه دهنده باشید که با تنظیمات گوناگون کار می‌کنند می‌توانید به وسیله داکر محیط محلی مشابه با محیط محصول را ایجاد کنید تا هر کدام روی آن کار کنند.

برای اینکه بدانید استفاده یا عدم استفاده از داکر برای شما مناسب است یا خیر باید موضوع و حیطه کاری شما معلوم باشد تا بتوانید درست تصمیم گیری کنید. چرا که در صورتی که در موقعیتی نامناسب از داکر استفاده شود نه تنها کارتان سخت و پیچیده می‌شود بلکه همه نیازهای شما را نمی‌تواند برطرف کند.

آموزش نصب داکر در ویندوز

برای شروع نصب داکر در ویندوز باید ابتدا نسخه Docker Desktop را دانلود کنید. برای این کار باید در وب سایت اصلی داکر، یک حساب کاربری ایجاد کنید. با ایجاد حساب کاربری می توانید نسخه ویندوز داکر را دانلود و نصب کنید. دقت کنید که بعد از نصب، لازم است تا سیستم خود را یکبار مجدد راه اندازی کنید. بعد از راه اندازی مجدد سیستم، داکر به صورت خودکار راه اندازی می شود.

ممکن است با خطایی مبتنی بر نیاز به نصب کرنل لینوکس در ویندوز مشاهده کنید. در این حالت باید «Linux kernel update package» را دانلود و نصب کنید. سپس در پنجره خطا، روی گزینه Continue کلیک کنید. پس از آن، Docker Engine در برنامه Docker Desktop به صورت خودکار بارگذاری می‌شود. پیشنهاد می شود برای آموزش داکر و نحوه کار با آن، به دوره های تخصصی در این رابطه، مراجعه کنید.

داکر یا ماشین مجازی؛ کدام انتخاب بهتر است؟

در نهایت، آشنایی با داکر و درک دقیق کاربردها و مزیت‌های آن موضوعی نیست که در یک مطلب خلاصه تمام شود و معمولا نیاز به مطالعه و تجربه بیشتری دارد. با این حال، در این مقاله تلاش کردیم به‌صورت خلاصه و کاربردی، مفهوم داکر، کاربردهای آن و مهم‌تر از همه تفاوت داکر با ماشین مجازی را بررسی کنیم.

اگر تجربه‌ای در این زمینه دارید یا نکته‌ای به نظرتان می‌رسد، خوشحال می‌شویم آن را در بخش دیدگاه‌ها با ما به اشتراک بگذارید. در پایان بد نیست بدانید که پارس هاست به عنوان قدیمی ترین و بهترین شرکت های ارائه دهنده خدمات هاستینگ و میزبانی وب، اعم از هاست، انواع سرور، دامنه و سایر سرویس ها در خدمت شما عزیزان است. برای خرید محصولات و یا استعلام قیمت ها با کارشناسان فروش ما در تماس باشید.

 سوالات متداول

۱. تفاوت اصلی داکر با ماشین مجازی چیست؟

ماشین مجازی دارای سیستم‌ عامل مستقل است، اما داکر از هسته سیستم‌ عامل میزبان استفاده می‌کند. به همین دلیل کانتینرهای داکر سبک‌تر و سریع‌تر از ماشین‌های مجازی هستند.

۲. آیا داکر روی ویندوز قابل نصب است؟

بله. با استفاده از Docker Desktop می‌توان داکر را روی ویندوز ۱۰ و ۱۱ نصب و اجرا کرد.

۳. داکر برای چه پروژه‌هایی مناسب است؟

داکر برای پروژه‌های مبتنی بر میکروسرویس، DevOps، CI/CD، توسعه نرم‌افزار و استقرار برنامه‌های ابری بسیار مناسب است.

۴. آیا استفاده از داکر امنیت کافی دارد؟

داکر از مکانیزم‌های امنیتی مختلفی استفاده می‌کند، اما به دلیل اشتراک هسته سیستم‌ عامل، سطح ایزولاسیون آن معمولا کمتر از ماشین‌های مجازی است.