為什麼需要這些技術？
隨著應用程式越來越複雜，我們需要更靈活、高效的方式來部署和管理它們。傳統的硬體配置已經無法滿足快速變動的需求，因此「虛擬化技術」和「容器化技術」應運而生。
什麼是 VM？
虛擬機 (Virtual Machine) 是利用虛擬化技術，虛擬化整個硬體 (Hardware) 層，把一台實體機 (Host) 分割成多個彼此獨立的環境 (Guest) => 模擬的是［整台機器］
每個 VM 都有自己的作業系統 (Operating System)，並模擬硬體資源 (CPU、記憶體、網路…等)。
- 優點：
- 完全隔離，安全性高。
- 支援多種作業系統 (Windows、Linux、Ubuntu)。
- 缺點：
- 資源消耗較大，因為每個 VM 都需要一整套作業系統。
- 啟動速度較慢。
什麼是容器 (Container)？
容器是一種比 VM 更輕量的技術，虛擬化的作業系統層，讓應用程式及其依賴環境打包成獨立的單位來執行。它共享宿主機的作業系統核心，但彼此之間隔離。 => 模擬的是［應用程式環境］
透過容器引擎 (ex: Docker、Podman)，容器可以快速啟動並執行應用程式。
- 優點：
- 輕量：共享作業系統核心，減少資源需求。
- 啟動快速：秒級啟動，比 VM 更高效。
- 可移植性強：應用程式「打包一次，運行到處」。
- 缺點：
- 相較 VM 隔離性稍弱 (取決於設定)。
Docker：容器化技術的代名詞
Docker 是一種用於建立、部署和運行容器的開放平台。
將應用程式及其依賴項打包在輕量級的容器中，確保一致性和移植性。
- 核心概念：
- Image (映像檔)：容器的靜態模板。
- Container (容器)：從映像檔啟動的執行實例。
- Registry (註冊伺服器)：儲存與分發映像檔的倉庫 (如 Docker Hub)。
- 實用場景：
- 在本地開發環境中模擬多服務架構。
- 快速測試和部署應用程式。
Kubernetes (K8s)：容器的指揮官
K8s 是管理容器 (ex: 調度、擴容、故障恢復) 的開源平台，專為大規模分散式系統設計。
- 主要功能：
- 自動化部署：根據定義文件部署應用。
- 資源調度：動態分配計算資源。
- 彈性伸縮：根據負載自動擴展或縮減容器數量。
- 服務發現：為應用程式提供內建的 DNS 支援。
- 實用場景：
- 微服務架構 (Microservices) 中管理數百甚至數千個容器。
- 高流量應用需要動態擴展。
比較
| 特性 | Kubernetes | Docker | 虛擬機 (VM) |
|---|---|---|---|
| 管理對象 | 容器 (集群層級管理) | 容器 (單機層級管理) | 整個操作系統 |
| 隔離層級 | 基於容器與命名空間(Namespace) | 基於容器與命名空間(Namespace) | 基於虛擬硬體 |
| 隔離性 | N/A (管理工具) | 中 | 高 |
| 資源效率 | 輕量級 (容器共享同一內核) | 輕量級 (容器共享同一內核) | 重量級 (每個)VM 有獨立的內核) |
| 啟動速度 | 快 (秒級) | 快 (秒級) | 慢 (分鐘級) |
| 運行環境的靈活性 | 高 (容器自動調度與管理) | 中 (單機或簡單的容器編排) | 低 (操作系統層級管理) |
| 工具 | Kubernetes | Docker | VirtualBox、VMware |
應用情境
- 虛擬機
當你需要在單台硬體上跑多個不同作業系統的應用 (ex: Windows + Linux)。 - 容器
部署輕量、可攜式的微服務，適合 CI/CD Pipline、自動化測試。 - Kubernetes
大型分散式系統需要高效管理，且擁有動態流量需求的場景。
總結
- 虛擬機是傳統的隔離方案，適合需要高安全性的場景。
- 容器則是現代化應用的主流解決方案，輕量且靈活。
- Docker 是目前最受歡迎的容器化技術，提供簡單易用的工具來打包、分發和執行應用程式，讓開發與部署更加高效。
- Kubernetes 是容器化技術的最佳管理工具，幫助我們在大規模維運中游刃有餘。
VM 是重量，Container 是輕量，Kubernetes 是管家！