Was sind eingebettete Container im Vergleich zu virtuellen Maschinen?

Was sind eingebettete Container?

Eingebettete Container bieten vollständige, sichere und stabile eigenständige Umgebungen zum Ausführen von Anwendungen.

Ein eingebetteter Container ist eine Softwaretechnologie, die die Bereitstellung und Ausführung von Anwendungen in einer eigenständigen Umgebung ermöglicht. Es bietet eine schlanke und isolierte Laufzeitumgebung, die eine einfache Paketierung und Verteilung von Anwendungen auf verschiedene Plattformen ermöglicht. Ein eingebetteter Container fungiert im Wesentlichen als Virtualisierungsschicht, die die Anwendung vom zugrunde liegenden Betriebssystem trennt und alle für ihre Ausführung erforderlichen Abhängigkeiten bereitstellt.

Zu ihren Vorteilen eingebetteter Container gehören:

Stellen Sie die Anwendungsportabilität sicher: Durch die Kapselung einer Anwendung und ihrer Abhängigkeiten in einem Container wird es einfacher, diese Anwendung über verschiedene Architekturen oder Umgebungen hinweg bereitzustellen, ohne sich Gedanken über Kompatibilitätsprobleme machen zu müssen. Diese Portabilität ist besonders nützlich in Szenarien, in denen die Anwendung auf verschiedenen Betriebssystemen oder Hardwarekonfigurationen ausgeführt werden muss, was sie zu einer effizienten Lösung für die plattformübergreifende Entwicklung macht.

Sorgen Sie für Ressourcenisolation: Eingebettete Container ermöglichen die Ausführung von Anwendungen in einer Sandbox-Umgebung, in der sie über einen eigenen Satz zugewiesener Ressourcen verfügen, einschließlich CPU, Arbeitsspeicher und Speicher. Durch diese Isolierung wird sichergestellt, dass sich die Anwendungen nicht gegenseitig stören, was die Sicherheit und Stabilität erhöht. Darüber hinaus bieten eingebettete Container eine Kontrolle über die Ressourcenzuteilung, sodass Entwickler jedem Container basierend auf den Anwendungsanforderungen bestimmte Ressourcenmengen zuweisen können.

Erleichtern Sie Skalierbarkeit und Verwaltbarkeit: Mit Containern können Anwendungen einfach repliziert und über mehrere Knoten verteilt werden, was eine horizontale Skalierung ermöglicht. Dies bedeutet, dass bei steigender Nachfrage nach einer Anwendung zusätzliche Container hinzugefügt werden können, um die zusätzlichen Arbeitslasten effizient zu bewältigen. Containerisierte eingebettete Workloads nutzen zentralisierte Verwaltungs- und Überwachungsfunktionen, sodass Administratoren die Bereitstellung, Skalierung und Überwachung von Containeranwendungen einfach orchestrieren und steuern können.

Fördern Sie eine modulare und entkoppelte Architektur: Anwendungen können in kleinere, unabhängige Dienste unterteilt werden, die jeweils in einem eigenen Container ausgeführt werden. Diese Microservices-Architektur ermöglicht eine bessere Wartbarkeit und Flexibilität des Codes, da Änderungen an einem Dienst keine Auswirkungen auf andere haben. Dies bedeutet, dass Teams gleichzeitig an verschiedenen Diensten arbeiten können, was einen kollaborativeren und effizienteren Entwicklungsprozess fördert.

Was sind virtuelle Maschinen?

Eine virtuelle Maschine (VM) ist eine Softwarevirtualisierung eines physischen Computersystems, die es ermöglicht, mehrere Betriebssysteme und Anwendungen gleichzeitig auf einer einzigen physischen Maschine auszuführen. Es bietet eine vollständige und isolierte Umgebung, einschließlich virtualisierter Hardwarekomponenten wie CPUs, Arbeitsspeicher, Speicher und Netzwerkschnittstellen. Jede VM arbeitet unabhängig von der zugrunde liegenden Hardware, was eine effiziente Ressourcenzuweisung und eine Maximierung der Hardwareauslastung ermöglicht.

Zu den Vorteilen von VMs gehören:

Unterstützung der Plattformunabhängigkeit: Durch die Abstraktion der zugrunde liegenden Hardware ermöglichen VMs die Ausführung von Anwendungen auf unterschiedlichen Betriebssystemen und Hardwarekonfigurationen. Dies ist nützlich, da Software auf verschiedenen Plattformen getestet oder bereitgestellt werden kann, ohne dass für jede Umgebung dedizierte physische Maschinen erforderlich sind. Es ermöglicht außerdem die Ausführung älterer Betriebsumgebungen neben der modernsten Implementierung auf derselben Hardware.

Starke Isolation und Sicherheit: Jede VM läuft in ihrer eigenen gekapselten Umgebung und verhindert so, dass Anwendungen und Betriebssysteme sich gegenseitig stören. Diese Isolierung erhöht die Sicherheit, indem sie die Auswirkungen potenzieller Schwachstellen oder böswilliger Aktivitäten innerhalb einer VM auf das gesamte System begrenzt. VMs können auch problemlos auf einen früheren Zustand zurückgesetzt oder Snapshots erstellt werden, was sie ideal für Test- und Entwicklungsumgebungen macht, in denen häufige Änderungen und Experimente erforderlich sind.

Skalierbarkeit und Flexibilität: Mit einer abstrahierten Hardwareschicht können VMs einfach geklont oder bei Bedarf bereitgestellt werden, was eine schnelle Skalierung der Ressourcen ermöglicht. Diese Skalierbarkeit ermöglicht es Unternehmen, sich an sich ändernde Arbeitslastanforderungen anzupassen, ohne dass erhebliche Hardware-Investitionen erforderlich sind. Darüber hinaus können VMs ohne Dienstunterbrechung zwischen physischen Maschinen migriert werden, was Flexibilität bei der Ressourcenverwaltung bietet und einen effizienten Lastausgleich fördert.

Effiziente Konsolidierung und Ressourcennutzung: Durch die Ausführung mehrerer VMs auf einem einzigen physischen eingebetteten System können Unternehmen ihre Hardware-Infrastruktur optimieren, die Anzahl der erforderlichen physischen Geräte reduzieren und Kosten im Zusammenhang mit Stromverbrauch, Kühlung und Wartung einsparen. Angesichts der Ressourcenbeschränkungen eingebetteter Geräte können VMs mehr virtualisierte Ressourcen zugewiesen werden, als physisch verfügbar sind, was eine hohe Ressourcenauslastung ermöglicht.

Container vs. virtuelle Maschinen

Eingebettete Container und virtuelle Maschinen sind beides Technologien, die die effiziente Ausführung von Anwendungen ermöglichen. Es gibt jedoch deutliche Unterschiede in der Leistung der einzelnen Technologien in einer eingebetteten Umgebung:

Abstraktionsebene: Ein eingebetteter Container arbeitet auf Anwendungsebene. Es kapselt die Anwendung und ihre Abhängigkeiten in einer geschlossenen Umgebung, sodass sie ohne Kompatibilitätsprobleme auf verschiedenen Plattformen ausgeführt werden kann. Im Gegensatz dazu abstrahiert eine virtuelle Maschine die gesamte Hardwareschicht und emuliert ein komplettes Computersystem mit virtualisierten Hardwarekomponenten. Es ermöglicht die gleichzeitige Ausführung mehrerer Betriebssysteme und Anwendungen auf einer einzigen physischen Maschine.

Ressourcennutzung und Overhead: Eingebettete Container sind hinsichtlich der Ressourcennutzung äußerst effizient. Sie teilen sich den Kernel des zugrunde liegenden Host-Betriebssystems und reduzieren so den Aufwand für die Ausführung mehrerer Instanzen des Betriebssystems. Sie sind leichtgewichtig und haben kurze Startzeiten, was eine schnelle Skalierung und Bereitstellung ermöglicht. Virtuelle Maschinen hingegen haben aufgrund der Notwendigkeit, komplette Hardwarekomponenten zu emulieren, einen höheren Ressourcenaufwand. Jede VM benötigt eine eigene Betriebssysteminstanz, was zu höheren Speicher- und Verarbeitungsanforderungen führt.

Isolationsgrad: Container bieten Isolation auf Prozessebene, sodass Anwendungen unabhängig in ihren eigenen Sandbox-Umgebungen ausgeführt werden können. Da sie jedoch dasselbe Host-Betriebssystem und dieselbe Laufzeit verwenden, besteht die Gefahr von Sicherheitslücken, wenn sie nicht ordnungsgemäß konfiguriert sind. Virtuelle Maschinen bieten eine stärkere Isolation, da sie die gesamte Hardwareschicht abstrahieren. Jede VM führt ihr eigenes Betriebssystem aus. Wenn also eine Schwachstelle ein Betriebssystem betrifft, wird sie nicht auf die anderen ausgeweitet oder angewendet.

Portabilität: Container zeichnen sich durch Anwendungsportabilität aus. Sie kapseln alle Abhängigkeiten und Konfigurationen, die zum Ausführen einer Anwendung erforderlich sind, und können problemlos über verschiedene Umgebungen und Plattformen hinweg verwaltet oder orchestriert werden, um ein konsistentes Verhalten sicherzustellen. Virtuelle Maschinen bieten zwar Plattformunabhängigkeit auf Betriebssystemebene, erfordern jedoch zusätzliche Schritte, um die Kompatibilität zwischen verschiedenen Virtualisierungstechnologien und -konfigurationen sicherzustellen. Die Migration von VMs über verschiedene Hypervisoren oder Virtualisierungsplattformen hinweg kann komplexer sein.

Die Wahl zwischen beiden hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung, dem gewünschten Isolationsgrad und der Notwendigkeit der Plattformunabhängigkeit ab.

Wie kann Wind River helfen?

VxWorks

VxWorks® ist das erste RTOS der Welt, das die Anwendungsbereitstellung über Container unterstützt. 

VxWorks bietet eine bewährte, vertrauenswürdige Umgebung, die die Einführung neuer Softwarepraktiken mit einer soliden und dennoch flexiblen Grundlage bekannter und zuverlässiger Technologien ermöglicht, auf der die neuesten Innovationen aufbauen können. Die Plattform bietet verschiedene Optionen für Ihre kritischen Infrastrukturentwicklungsanforderungen, von hochdynamischen Umgebungen ohne Zertifizierungsanforderungen bis hin zu stark regulierten statischen Anwendungen in der Avionik, Industrie und mehr. Es ist für Systeme konzipiert, die eine Mischung aus sicherheitszertifizierten und nicht zertifizierten Anwendungen erfordern, wie sie in der Automobilindustrie vorkommen.

Die neueste VxWorks-Version bietet Unterstützung für OCI-Container. Jetzt können Sie herkömmliche IT-ähnliche Technologien nutzen, um intelligente Edge-Software besser und schneller zu entwickeln und bereitzustellen, ohne Kompromisse bei Determinismus und Leistung einzugehen.

Finden Sie heraus, warum der unabhängige Forscher VDC VxWorks zum RTOS Nr. 1 für den Edge ernannt hat.

Wind River Helix-Virtualisierungsplattform

Die Wind River® Helix™ Virtualisierungsplattform ist eine sicherheitszertifizierbare Multi-Core-Multi-Tenant-Plattform für gemischte Kritikalitätsstufen. Es konsolidiert Anwendungen mit mehreren Betriebssystemen und unterschiedlicher Kritikalität auf einer einzigen Edge-Computing-Softwareplattform und vereinfacht, sichert und zukunftssichere Designs in den Märkten Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Industrie, Automobil und Medizin.

Die Helix-Plattform bietet eine bewährte, vertrauenswürdige Umgebung, die die Einführung neuer Softwarepraktiken ermöglicht, mit einer soliden und dennoch flexiblen Grundlage bekannter und zuverlässiger Technologien, auf der die neuesten Innovationen aufbauen können. Die Plattform bietet verschiedene Optionen für Ihre kritischen Infrastrukturentwicklungsanforderungen, von hochdynamischen Umgebungen ohne Zertifizierungsanforderungen bis hin zu stark regulierten statischen Anwendungen wie Avionik und Industrie. Es ist auch für Systeme konzipiert, die eine Mischung aus sicherheitszertifizierten und nicht zertifizierten Anwendungen erfordern, beispielsweise in der Automobilindustrie.

Die Helix-Plattform bietet Ihnen Flexibilität bei der Auswahl Ihrer heutigen Anforderungen und Anpassungsfähigkeit an Ihre Anforderungen in der Zukunft.

Die wichtigsten Vorteile:

• Liefert bewährte Marktexzellenz

• Beschleunigt und vereinfacht die Zertifizierung

• Reduziert die Gesamtbetriebskosten

• Bietet Flexibilität

• Reduziert die Kosten für die Anwendungsentwicklung und -bereitstellung

• Erleichtert Skalierbarkeit und Portabilität

• Erhöht die Sicherheit und Robustheit

• Bietet hohe Leistung und Determinismus

• Beschleunigt die Innovation neuer Lösungen

• Bietet Unterstützung für eine breite Palette von Architekturen und CPUs

Windriver Linux

Wind River Linux, die am weitesten verbreitete kommerzielle Embedded-Linux-Distribution, basiert auf dem Upstream-Yocto-Projekt, das es Lösungsanbietern ermöglicht, ein Linux-Betriebssystem zu erstellen, das für ein bestimmtes Gerät optimiert ist, ohne die Komplexität, die normalerweise mit der Erstellung eines benutzerdefinierten Betriebssystems verbunden ist. Wind River Linux ist Open Source. Es kann kostenlos heruntergeladen oder von einem kommerziellen Abonnement begleitet werden, das fortlaufend zusätzliche Vorteile bietet. Dazu gehören Schulungen und langfristiger technischer Support, kontinuierliche Bedrohungsüberwachung und Sicherheitsaktualisierungen sowie Compliance- und Dokumentationsunterstützung für den weltweiten Export von Lösungen.

Mit Wind River Linux ist ein KVM-Hypervisor verfügbar, der Virtualisierungsfunktionen bietet und die Verwaltung virtueller Maschinen ermöglicht. Wind River Linux umfasst auch Containertechnologie, die Entwicklungs- und Orchestrierungsframeworks wie Docker und Kubernetes unterstützt. Es ist Docker-kompatibel gemäß den Spezifikationen der Open Container Initiative (OCI), ist aber auch leichter und benötigt weniger Platz als Docker und erfüllt damit einen oft wichtigen Bedarf an eingebetteten Systemen. Wind River Linux stellt ein Yocto Project-kompatibles, architekturübergreifendes Container-Management-Framework bereit und trägt dazu bei, die Verwendung von Containern für eingebettete Entwickler zu vereinfachen und zu beschleunigen.

Basierend auf bewährter Embedded-Expertise integriert die Container-Technologie in Wind River Linux, OverC genannt, Komponenten der Cloud Native Computing Foundation (CNCF) und des Yocto-Projekts, um ein umfassendes Framework für die Erstellung und Bereitstellung von Containern für eingebettete Systeme zu definieren. Diese Technologie wurde ursprünglich bei Wind River entwickelt und ist auf GitHub verfügbar. Sie unterstützt praktisch jede Prozessorarchitektur und Orchestrierungsumgebung.