Với đặc tính nhẹ, ít tài nguyên và thời gian khởi động nhanh, Proxmox LXC (Linux Containers) từng là lựa chọn phổ biến cho nhiều người đam mê ảo hóa. Tuy nhiên, trong hành trình xây dựng và quản lý các hệ thống home lab của riêng mình, tôi nhận thấy máy ảo (VM) và Docker containers đang trở thành giải pháp ưu việt hơn. Mặc dù LXC chắc chắn vẫn có vị trí riêng, bài viết này sẽ đi sâu vào những lý do hàng đầu cho thấy VM và Docker, thường được kết hợp, mang lại trải nghiệm vượt trội hơn cho các nhu cầu cụ thể của tôi.
Cô lập và bảo mật vượt trội của máy ảo (VM)
Tránh rủi ro bảo mật
Đây là điểm khác biệt quan trọng nhất. Khi nói đến cô lập, tôi đề cập đến việc tách biệt một môi trường điện toán khỏi môi trường khác, và quan trọng hơn, tách biệt khỏi hệ thống máy chủ chính. Mỗi máy ảo (VM) vận hành một hệ điều hành hoàn toàn độc lập, bao gồm kernel, không gian bộ nhớ và phần cứng ảo hóa riêng.
Nếu một máy ảo cụ thể bị xâm phạm do lỗi bảo mật, kẻ tấn công sẽ rất khó để ảnh hưởng đến hệ thống máy chủ hoặc các máy ảo khác. Nó không thể truy cập trực tiếp vào kernel, hệ thống tệp hoặc các máy ảo khác của máy chủ mà không tìm thấy lỗ hổng trong chính hypervisor.
Ngược lại, các container LXC chia sẻ kernel với hệ thống máy chủ. Đây là điểm khác biệt cốt lõi. Mặc dù nó cung cấp khả năng cô lập quy trình tuyệt vời, tất cả các ứng dụng đều dựa vào cùng một kernel Linux của máy chủ Proxmox. Điều đó có nghĩa là, nếu kẻ tấn công tìm thấy lỗ hổng cấp kernel bên trong một LXC, chúng có thể giành quyền truy cập vào hệ thống máy chủ và tất cả các LXC khác đang chạy trên máy chủ đó.
Mỗi khi cần thiết lập một phần mềm mã nguồn mở mới với một bộ mã mới, tôi cài đặt ứng dụng web thử nghiệm đó trên một máy ảo. Nếu ứng dụng đó có lỗ hổng dẫn đến việc xâm phạm toàn bộ hệ thống, phần mềm độc hại sẽ bị mắc kẹt trong môi trường cô lập của máy ảo. Tôi có thể đơn giản là xóa máy ảo bị xâm phạm và bắt đầu lại từ đầu.
Môi trường ảo hóa Ubuntu chạy trên máy ảo VirtualBox trên Windows 11, minh họa khả năng cô lập của VM
Truyền qua phần cứng chuyên dụng (Hardware Passthrough)
Tận hưởng hiệu năng gốc
Đây là nơi máy ảo (VM) thực sự tỏa sáng. Khả năng truyền qua phần cứng (Hardware Passthrough) là một tính năng mà LXC không thể sánh bằng. Với VM, tôi có thể thực hiện PCI passthrough. Điều này có nghĩa là nó cho phép một máy ảo điều khiển trực tiếp một thiết bị phần cứng vật lý. VM tương tác với thiết bị như thể nó được cắm trực tiếp vào bo mạch chủ của chính nó. Cách tiếp cận này mang lại hiệu năng gần như gốc. Ví dụ, với GPU passthrough, tất cả các khả năng của một GPU được dành riêng cho máy ảo đó.
Trong khi đó, LXC hoạt động trên mô hình tài nguyên chia sẻ. Ở đây, LXC vẫn truy cập thiết bị thông qua kernel và trình điều khiển của máy chủ. Nếu nhiều LXC cố gắng sử dụng cùng một thiết bị, điều đó thường dẫn đến các vấn đề về hiệu năng và thiết lập phức tạp.
Giả sử bạn đã tạo một máy ảo chuyên dụng (một máy ảo Ubuntu Server) cho máy chủ Jellyfin. Bạn có thể thực hiện PCI passthrough GPU tích hợp Intel iGPU hoặc GPU NVIDIA chuyên dụng trực tiếp cho máy ảo này. Bây giờ, khi dịch vụ cần chuyển mã video 4K sang full-HD cho điện thoại của tôi, nó sẽ sử dụng trực tiếp GPU được gán cho máy ảo. Điều này mang lại hiệu năng chất lượng cao mà không ảnh hưởng đến các dịch vụ khác. Rốt cuộc, GPU hoàn toàn được dành riêng cho máy ảo.
Về mặt kỹ thuật, tôi có thể cấp quyền truy cập GPU tích hợp cho một LXC, nhưng sẽ có sự suy giảm hiệu năng và vấn đề về độ ổn định. Bởi vì iGPU được sử dụng bởi cả máy chủ Proxmox và Jellyfin khi bạn chạy Jellyfin trong một container LXC.
Cấu hình hệ thống với hai GPU NVIDIA RTX 3080 Ti và GTX 1080 sẵn sàng cho truyền qua phần cứng VM
Docker: Đóng gói ứng dụng hiệu quả và sức mạnh khi kết hợp VM
Máy ảo (VM) ảo hóa toàn bộ máy móc, trong khi Docker tập trung vào việc đóng gói các ứng dụng riêng lẻ thành các đơn vị cô lập và di động gọi là container. Mặc dù các Docker container này cung cấp khả năng cô lập, chúng vẫn chia sẻ kernel cơ bản của máy chủ của chúng. Đây là lý do tôi chạy Docker bên trong một máy ảo và thêm một lớp bảo mật bổ sung.
Nếu, bằng cách nào đó, một kẻ tấn công tinh vi có thể thoát khỏi một trong các Docker container của tôi, chúng vẫn sẽ bị giới hạn trong phạm vi máy ảo. Chúng sẽ không có quyền truy cập trực tiếp vào kernel, hệ thống tệp hoặc các máy ảo khác của máy chủ của tôi.
Một lợi thế khác là các Docker container bên trong máy ảo đó có thể dễ dàng tận dụng thiết bị đã được truyền qua. Điều này tạo ra một con đường rõ ràng để tăng tốc phần cứng mà không cần cố gắng cấp quyền truy cập phần cứng phức tạp trực tiếp cho các LXC. Máy ảo nhận được phần cứng, và Docker bên trong máy ảo đó có thể sử dụng nó một cách dễ dàng.
Sức mạnh tổng hợp cho người dùng nâng cao
Đối với tôi, những lợi ích rõ ràng của máy ảo (VM), như khả năng tách biệt hoàn toàn cấp độ phần cứng, phân bổ tài nguyên chuyên dụng và khả năng truyền qua các thiết bị quan trọng như GPU, khiến chúng trở thành lựa chọn hoàn hảo cho các khối lượng công việc đòi hỏi cao và các ứng dụng nhạy cảm. Đồng thời, Docker vượt trội trong việc đóng gói và tính di động cấp độ ứng dụng.
Điều này không có nghĩa là LXC đã lỗi thời. Chúng khá tiện lợi trong các tình huống cụ thể khi bạn cần sự gọn nhẹ, và việc chia sẻ kernel không phải là một hạn chế.
