Docker vs. 虛擬機器（VM）：初學者完整比較指南

Published February 23, 2025 by 徐培鈞
架構

本文為 Docker 進階介紹 系列文，第 4 篇：

  1. 初學者指南：深入了解 WSL 2（Windows Subsystem for Linux 2）
  2. 虛擬機器（VM）是什麼？完整入門指南
  3. 什麼是核心（Kernel）？初學者完整指南
  4. Docker vs. 虛擬機器（VM）：初學者完整比較指南　👈進度
  5. 如何在 WSL 2 + Docker 環境中開發 Django：安裝順序與最佳實踐
  6. 初學者指南：什麼是 Dockerfile？—— 以實際範例解析
  7. Docker Compose 初學者指南：使用範例解析
  8. Docker Compose：up vs up -d 的差異與應用
  9. Linux 常見指令入門：從 sudo 到日常操作
  10. Linux 解決方案：VSCode 無法儲存檔案權限問題

閱讀本文前，建議先理解 Docker 基本介紹系列文 相關概念。

在現代 IT 環境中，開發人員和運維工程師常常需要使用虛擬化技術來管理應用程式和伺服器環境。

傳統上，虛擬機器（Virtual Machine, VM） 是最常見的解決方案，但隨著Docker 容器（Container） 技術的崛起，越來越多人開始改用 Docker 來部署應用程式。

許多初學者會有這樣的疑問：「Docker 和虛擬機器有什麼不同？哪一種比較好？我應該選哪個？」

這篇文章將詳細介紹兩者的概念、運作方式、優缺點，以及它們適合的使用場景，幫助你理解 Docker 和 VM 的核心差異，並選擇最適合自己的技術。

什麼是虛擬機器（VM）？

虛擬機器的基本概念

虛擬機器（Virtual Machine, VM）是一種模擬完整電腦環境的技術。

它透過 Hypervisor（虛擬機器監控器） 來分配硬體資源，讓一台物理機器能夠運行多個獨立的作業系統（Guest OS）。

VM 就像是一台「真正的電腦」，每個虛擬機器都有自己的作業系統、應用程式、儲存空間和網路環境，並與其他虛擬機器獨立運行。

虛擬機器的運作方式

  • Hypervisor（虛擬機器監控器）是 VM 的核心，它負責管理硬體資源，並將這些資源分配給不同的虛擬機器。
  • 當 VM 啟動時，它會加載自己的作業系統（例如 Windows、Linux），然後像一台獨立電腦一樣運作。
  • 每個 VM 需要完整的 OS，因此它們的資源消耗較高。

常見的虛擬機器軟體

  • VMware Workstation / ESXi
  • Microsoft Hyper-V
  • Oracle VirtualBox
  • KVM（Linux Kernel-based Virtual Machine）

什麼是 Docker？

Docker 的基本概念

Docker 是一種容器化（Containerization）技術，它的目標是讓應用程式能夠快速、輕量地運行在任何環境中。

與虛擬機器不同，Docker 並不需要為每個應用程式建立完整的作業系統，而是共享主機的核心（Kernel），並透過「容器」的方式來運行應用程式。

簡單來說，Docker 容器就像是一個「超輕量級的虛擬機器」，但它實際上不是 VM，而是一種獨立封裝的應用程式環境。

Docker 的運作方式

  • Docker 依賴於 Docker Engine 來管理容器。
  • 容器與 VM 最大的不同是 它們不需要額外的作業系統（Guest OS），而是直接運行於主機的核心上。
  • 每個 Docker 容器內部，都包含應用程式所需的所有依賴（Dependencies），確保應用程式在不同環境中都能一致運行。

Docker 的優勢

  • 容器啟動速度比虛擬機器快很多（通常只需幾秒）。
  • 容器佔用的資源比 VM 少，因為它們不需要額外的作業系統。
  • 容器可以輕鬆移植到不同的環境（例如從本機開發環境部署到雲端）。

常見的 Docker 工具

  • Docker Desktop（適合開發者在 Windows / MacOS 上使用）
  • Docker Engine（用於 Linux 伺服器）
  • Kubernetes（K8s）（用於管理大量 Docker 容器）

Docker vs. 虛擬機器：核心差異

結構比較

以下是一張圖表，幫助你理解 Docker 與 VM 之間的結構差異：

graph TD;
  A["硬體 (Host Machine)"] --> B["Hypervisor"]
  B --> C["VM 1 (Guest OS + 應用程式)"]
  B --> D["VM 2 (Guest OS + 應用程式)"]
  B --> E["VM 3 (Guest OS + 應用程式)"]

  A --> F["作業系統 (Host OS)"]
  F --> G["Docker Engine"]
  G --> H["容器 1 (應用程式)"]
  G --> I["容器 2 (應用程式)"]
  G --> J["容器 3 (應用程式)"]

主要區別

虛擬機器（VM）慢（幾分鐘）
Docker 容器快（幾秒鐘）
虛擬機器（VM）高（每個 VM 需要完整的 OS）
Docker 容器低（所有容器共享 OS 核心）
虛擬機器（VM）每個 VM 有自己的 OS
Docker 容器容器共享主機的 OS
虛擬機器（VM）完全隔離（每個 VM 獨立）
Docker 容器進程級別的隔離
虛擬機器（VM）需要重新配置 OS
Docker 容器可直接在不同環境運行
虛擬機器（VM）適合需要完整 OS 的應用
Docker 容器適合微服務、輕量級應用

什麼時候該選擇 VM？什麼時候該選擇 Docker？

何時使用虛擬機器（VM）？

  • 需要運行不同作業系統（例如在 Windows 上跑 Linux）。
  • 需要完整的環境隔離，例如開發、測試不同版本的 OS。
  • 適用於傳統伺服器應用，例如資料庫伺服器、Windows 伺服器。

何時使用 Docker？

  • 想要在不同環境（本地開發、測試、雲端）之間快速部署應用程式。
  • 需要高效能、輕量級的應用環境（例如 Web 應用程式）。
  • 適用於微服務架構（Microservices），可以讓每個應用程式獨立運行。

結論

Docker 和虛擬機器（VM）各有優勢，適用於不同的應用場景：

  • 如果你需要完整的作業系統環境（例如 Windows + Linux 並存），那麼虛擬機器（VM） 會是更好的選擇。
  • 如果你只需要運行應用程式，而不想管理完整的 OS，並且希望更快、更輕量，那麼 Docker 容器 會是更理想的解決方案。

🔹 Docker 是更現代化、更靈活的技術，特別適合雲端運算與微服務架構。
🔹 虛擬機器則適合傳統 IT 環境，尤其是需要運行不同作業系統的場景。

希望這篇文章能幫助你更清楚了解 Docker 和 VM 之間的差異，讓你能夠選擇最適合自己的技術！ 🚀