Conteneurs et machines virtuelles (MV) : différences clés et vue d’ensemble

Conteneurs et machines virtuelles : que faut-il savoir ? Ce sont deux technologies de virtualisation essentielles, utilisées par les développeurs, les administrateurs système et, de plus en plus, par les particuliers pour exécuter des applications. Elles se ressemblent, mais leurs cas d’utilisation diffèrent et leur fonctionnement repose sur des principes très différents.

Ce guide explore les différences entre les conteneurs et les machines virtuelles (MV), compare leurs avantages et présente leurs cas d’utilisation, afin que vous sachiez lesquels choisir pour construire une infrastructure informatique efficace et évolutive.

Qu’est-ce qu’une machine virtuelle (MV) ?

Une machine virtuelle est un ordinateur virtuel complet, doté de son propre système d’exploitation invité, entièrement distinct. Elle se comporte comme un ordinateur physique à part entière (avec processeur, mémoire vive, disque dur, carte graphique, carte son, etc.), le tout virtualisé par un hyperviseur sur une machine hôte.

Les MV peuvent exécuter des systèmes d’exploitation de bureau complets. Les professionnels s’en servent pour simuler des appareils et des environnements destinés au développement logiciel ou à l’hébergement de serveurs. Les particuliers, eux, les utilisent pour faire tourner des logiciels grand public conçus pour d’autres systèmes d’exploitation : les utilisateurs de MacOS recourent souvent à une machine virtuelle pour exécuter des logiciels Windows, et les utilisateurs de Windows font de même pour des logiciels Linux.

Parmi les logiciels de machine virtuelle les plus répandus, on trouve VirtualBox, VMWare, Hyper-V et Parallels.

Conteneurs et conteneurisation : de quoi s’agit-il ?

Les conteneurs sont une technologie de virtualisation légère, pilotée par un moteur de conteneurs. Contrairement aux machines virtuelles, les conteneurs partagent les ressources de l’hôte au lieu de réserver d’importantes quantités de processeur ou de mémoire pour émuler les leurs. Ils consomment donc beaucoup moins de ressources, mais leurs capacités de virtualisation sont aussi plus limitées. Dans une infrastructure informatique, les conteneurs servent le plus souvent à déployer des applications ; en développement logiciel, ils fournissent des environnements de développement cohérents avec l’infrastructure de déploiement.

Les conteneurs sont surtout utilisés pour regrouper des applications afin de les rendre portables et faciles à déployer. En rassemblant une application avec l’ensemble de ses fichiers, de ses dépendances et de ses composants, on peut l’exécuter sans avoir à installer ces dépendances sur la machine hôte. Ce procédé s’appelle la conteneurisation, et le fichier contenant l’application ainsi regroupée porte le nom d’image.

La conteneurisation rend les applications portables et faciles à installer, et résout de nombreux problèmes de compatibilité, en particulier lorsque plusieurs applications tournent sur une même machine avec des dépendances contradictoires.

Les logiciels de conteneurisation les plus populaires sont Docker, LXD et Singularity.

Les principales différences entre conteneurs et MV

Les différences d’architecture, et de finalité, entre conteneurs et machines virtuelles se traduisent par des comportements et des avantages bien distincts :

• Utilisation des ressources : les conteneurs sont bien plus économes en ressources que les machines virtuelles, car ils n’émulent pas un ordinateur entier et partagent les ressources du système d’exploitation hôte.
• Isolation : les machines virtuelles offrent l’isolation la plus forte, comme si elles fonctionnaient sur des machines distinctes, tandis que les conteneurs se limitent à une isolation au niveau des processus.
• Portabilité : les conteneurs sont plus portables que les machines virtuelles, liées à un hyperviseur précis, à condition que le moteur de conteneurs soit pris en charge par l’hôte.
• Temps de démarrage : beaucoup plus légers, les conteneurs se lancent, s’arrêtent, se mettent en pause et reprennent très rapidement. Les machines virtuelles sont plus lentes, puisqu’elles doivent démarrer un système d’exploitation complet.
• Performances : grâce à une meilleure utilisation des ressources et à un démarrage plus rapide, les conteneurs sont généralement plus performants.
• Évolutivité : les conteneurs se mettent facilement à l’échelle et se coordonnent, par exemple en lançant de nouveaux conteneurs lorsque le trafic augmente et en les arrêtant lorsqu’il diminue. Les MV sont moins évolutives en raison de leurs temps de démarrage plus longs.

Cette vidéo passe en revue leurs principales différences : Conteneurs et machines virtuelles (MV) : différences clés et vue d’ensemble.

Quand utiliser des conteneurs et quand privilégier les machines virtuelles

Au vu des comparaisons ci-dessus, on pourrait croire de prime abord que les conteneurs sont supérieurs aux machines virtuelles. Gardez toutefois en tête que les conteneurs ne peuvent pas émuler un système d’exploitation complet : ils ne conviennent donc pas aux mêmes tâches que les machines virtuelles.

Les scénarios qui se prêtent le mieux aux conteneurs privilégient l’efficacité et la rapidité, mais aussi la portabilité et l’intégration avec les outils CI/CD :

• Applications cloud : de nombreux hébergeurs cloud (dont AWS, DigitalOcean et Azure) proposent des outils pour téléverser et déployer des images Docker sur leurs plateformes gérées, ce qui évite une administration serveur chronophage.
• DevOps avec CI/CD : les développeurs peuvent créer des applications dans des environnements cohérents, partagés avec leurs collègues, puis les déployer dans des environnements identiques, ce qui réduit la charge de développement et de test.
• Applications évolutives, y compris les architectures en microservices : les architectures en microservices répartissent une application entre de nombreux services plus petits, chacun pouvant être mis à l’échelle individuellement selon la demande, plutôt que de faire évoluer l’application entière. Les conteneurs sont parfaits pour cela : ils sont légers et démarrent très vite.

Les scénarios qui se prêtent le mieux aux machines virtuelles sont ceux qui exigent une isolation et une sécurité robustes, ou la virtualisation d’un système d’exploitation complet, voire d’une architecture de processeur différente pour une compatibilité accrue. Par exemple :

• Exécuter d’autres systèmes d’exploitation : les conteneurs ne conviennent pas pour faire tourner des systèmes d’exploitation de bureau complets comme Windows sur une autre plateforme. Les machines virtuelles sont donc la meilleure option pour exécuter des logiciels legacy, c’est-à-dire virtualiser un système d’exploitation obsolète afin d’accéder à sa bibliothèque logicielle.
• Environnements axés sur la sécurité : les machines virtuelles offrent une meilleure isolation, ce qui en fait un choix plus judicieux lorsque la sécurité prime sur les performances, ou lorsque la réglementation impose une isolation supplémentaire.
• Applications non conçues pour les conteneurs : certaines applications attendent un accès direct aux ressources du système d’exploitation, ou un contrôle total sur celles-ci. Pour les applications qui s’y exécutent, une machine virtuelle ressemble à un ordinateur physique complet, ce qui garantit une compatibilité plus large.

Vous pouvez également adopter une approche hybride si votre cas d’utilisation le justifie. Dans les environnements multi-tenant, par exemple, vous pouvez garantir une isolation totale entre les différents utilisateurs en exécutant leurs conteneurs dans des machines virtuelles dédiées.

Conteneurs ou MV : concevoir une infrastructure informatique évolutive

Si vous travaillez dans un secteur très exigeant en matière de sécurité, qui réclame l’isolation complète d’une machine virtuelle, ou si vous souhaitez exécuter un logiciel conçu pour une autre plateforme, les machines virtuelles offrent une émulation système complète capable de faire tourner n’importe quel logiciel, y compris des logiciels legacy et des applications conçues pour un autre système d’exploitation. Si vous déployez des applications cloud ou une infrastructure réseau, les conteneurs présentent de nombreux avantages : ils sont plus portables et plus légers.

Impossible d’évoquer les conteneurs et l’évolutivité sans parler de Kubernetes. Kubernetes est un système d’orchestration et d’automatisation pour Docker, qui met à l’échelle et gère les applications Docker. Une fois vos applications conteneurisées, Kubernetes permet de les déployer sur une infrastructure cloud gérée, puis de les faire évoluer en fonction des coûts et de la demande.