Proxmox LXC (Linux Containers) thường là lựa chọn phổ biến đối với nhiều người đam mê ảo hóa nhờ tính nhẹ nhàng, ít tài nguyên phụ trợ và thời gian khởi động nhanh. Tuy nhiên, trong quá trình xây dựng và quản lý các hệ thống “home lab” cá nhân, chúng tôi nhận thấy Virtual Machine (VM) và Docker container mang lại trải nghiệm vượt trội hơn cho những nhu cầu cụ thể. Mặc dù LXC chắc chắn có vị trí riêng, bài viết này sẽ phân tích chi tiết những lý do hàng đầu khiến VM và Docker, thường được kết hợp, trở thành lựa chọn tối ưu.
Hệ thống NAS sử dụng Ugreen, minh họa khả năng lưu trữ trên Proxmox
1. VM mang lại sự cô lập và bảo mật tuyệt đối
Tránh rủi ro bảo mật nghiêm trọng
Đây là điểm khác biệt quan trọng nhất. Khi nói đến sự cô lập, chúng tôi đề cập đến việc tách biệt một môi trường điện toán này khỏi môi trường khác, và quan trọng hơn, tách khỏi hệ thống máy chủ chính. Mỗi VM chạy một hệ điều hành hoàn toàn độc lập, với nhân (kernel) riêng, không gian bộ nhớ riêng và phần cứng ảo hóa riêng biệt.
Nếu một VM cụ thể bị xâm phạm do lỗi bảo mật, kẻ tấn công sẽ rất khó ảnh hưởng đến hệ thống máy chủ chính hoặc các VM khác. Nó không thể trực tiếp truy cập vào nhân, hệ thống tệp hoặc các VM khác của máy chủ mà không tìm thấy lỗ hổng trong bản thân hypervisor.
Ngược lại, các container LXC chia sẻ nhân hệ điều hành với hệ thống máy chủ chính. Đây là sự khác biệt cơ bản. Mặc dù LXC cung cấp khả năng cô lập tiến trình tuyệt vời, tất cả các ứng dụng đều dựa vào cùng một nhân Linux của máy chủ Proxmox. Điều này có nghĩa là nếu kẻ tấn công tìm thấy một lỗ hổng cấp nhân trong một LXC, chúng có thể giành quyền truy cập vào hệ thống máy chủ chính và tất cả các LXC khác đang chạy trên máy chủ đó.
Bất cứ khi nào cần thiết lập một phần mềm mã nguồn mở mới với một bộ mã mới, chúng tôi luôn cài đặt ứng dụng web thử nghiệm đó trên một VM. Nếu nó 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 VM. Chúng tôi có thể dễ dàng xóa VM bị xâm phạm và bắt đầu lại từ đầu.
Màn hình chụp hệ điều hành Ubuntu đang chạy trong máy ảo VirtualBox trên Windows 11, minh họa sự cô lập của VM
2. Passthrough phần cứng chuyên dụng cho hiệu năng tối ưu
Tận hưởng hiệu suất gốc
Đây là nơi VM thực sự tỏa sáng. Khả năng passthrough phần cứng là một ưu điểm mà các LXC không thể sánh bằng. Với VM, chúng tôi có thể thực hiện PCI passthrough. Điều này cho phép một máy ảo trực tiếp kiểm soát 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 suất gần như gốc. Ví dụ, với GPU passthrough, tất cả các khả năng của một card đồ họa (GPU) được dành riêng cho VM đó.
Cấu hình máy tính với hai card đồ họa (dual GPU) gồm RTX 3080 Ti và GTX 1080, minh họa cho việc passthrough phần cứng chuyên dụng
Ngược lại, LXC hoạt động trên mô hình tài nguyên chia sẻ. Ở đây, LXC vẫn truy cập thiết bị thông qua nhân và driver của máy chủ. Nếu nhiều LXC cố gắng sử dụng cùng một thiết bị, điều này thường dẫn đến các vấn đề về hiệu suất và thiết lập phức tạp.
Giả sử bạn đã tạo một VM chuyên dụng (một VM Ubuntu Server) cho máy chủ Jellyfin. Bạn có thể thực hiện PCI passthrough của iGPU Intel hoặc một card đồ họa NVIDIA chuyên dụng trực tiếp cho VM này. Bây giờ, khi dịch vụ cần chuyển mã video 4K sang Full HD cho điện thoại của bạn, nó sẽ sử dụng GPU được gán cho VM một cách trực tiếp. Điều này mang lại hiệu suất cao mà không ảnh hưởng đến các dịch vụ khác, vì GPU hoàn toàn được dành riêng cho VM.
Về mặt kỹ thuật, chúng tôi có thể cấp quyền truy cập iGPU cho một LXC, nhưng sẽ có sự giảm hiệu suất và các vấn đề về độ ổn định. Bởi lẽ, iGPU được sử dụng bởi cả máy chủ Proxmox và Jellyfin khi bạn chạy Jellyfin trong container LXC.
Giao diện Jellyfin hiển thị chương trình TV, minh họa ứng dụng máy chủ media tận dụng GPU passthrough trên VM
3. Docker lý tưởng cho việc đóng gói và quản lý ứng dụng
Các máy ảo ảo hóa toàn bộ máy tính, trong khi Docker tập trung vào việc đóng gói các ứng dụng riêng lẻ vào các đơn vị cô lập và có thể di động gọi là container. Mặc dù các Docker container này cung cấp sự cô lập, chúng vẫn chia sẻ nhân hệ điều hành cơ bản của máy chủ. Đây là lý do chúng tôi chọn chạy Docker bên trong một VM để 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 chúng tôi, chúng vẫn sẽ bị kìm hãm trong phạm vi VM. Chúng sẽ không có quyền truy cập trực tiếp vào nhân, hệ thống tệp hoặc các VM khác của máy chủ chính.
Một lợi thế khác là các Docker container bên trong VM đó có thể dễ dàng tận dụng thiết bị đã được passthrough. 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. VM nhận được phần cứng và Docker bên trong VM đó có thể sử dụng nó một cách dễ dàng.
Lợi thế chiến lược của người dùng chuyên nghiệp
Đối với chúng tôi, những lợi ích rõ ràng của VM, chẳng hạn như khả năng tách biệt hoàn toàn cấp phần cứng, phân bổ tài nguyên chuyên dụng và khả năng passthrough 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 di động cấp ứng dụng.
Điều này không có nghĩa là LXC đã lỗi thời. Chúng khá tiện dụng trong các kịch bản cụ thể khi bạn cần tính nhẹ nhàng, và việc chia sẻ nhân hệ điều hành không phải là một hạn chế.
Kết luận
Việc lựa chọn giữa LXC, VM và Docker trên Proxmox phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của từng hệ thống. Mặc dù LXC mang lại hiệu quả về tài nguyên, sự cô lập thực sự và khả năng passthrough phần cứng chuyên dụng của VM, cùng với tính linh hoạt và bảo mật ứng dụng của Docker, tạo nên một sự kết hợp mạnh mẽ, vượt trội cho các môi trường home lab phức tạp và đòi hỏi tính bảo mật cao. Bằng cách kết hợp VM và Docker, người dùng có thể xây dựng các hệ thống mạnh mẽ, bảo mật và dễ quản lý, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho mọi ứng dụng. Hãy cân nhắc kỹ lưỡng các yêu cầu của bạn để đưa ra lựa chọn phù hợp nhất.