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Training Module

Kubernetes Autoscaling Vertiefung: Cluster-Autoscaler & KEDA

Dieses 110-Minuten-Modul schließt eine Lücke, die zwei Module dieses Repos jeweils ausdrücklich als bewusst nicht behandelt benannt haben: Kubernetes Ressourcenmanagement & Autoscaling nennt Cluster-Autoscaler, Node-Autoscaling und KEDA in seiner Abgrenzung, und Kubernetes Failure-Domain-Scheduling zieht unabhängig davon dieselbe Grenze für einen produktiven Cluster-Autoscaler-Aufbau. Ihr startet mit dem Cluster-Autoscaler rein konzeptionell: wie Node-Groups funktionieren, nach welchem Algorithmus der Scale-up bei Pending-Pods und der Scale-down bei unterausgelasteten Nodes abläuft, und wie ein PodDisruptionBudget einen Node-Abbau verzögert oder verhindert, solange er laufende Pods ohne Ausweichkapazität beträfe. Dieser Block bleibt bewusst ohne eigenes Hands-on, weil ein lokaler Minikube-Cluster keinen echten Node-Pool bereitstellt, an dem ein Cluster-Autoscaler etwas ändern könnte. Den Hands-on-Schwerpunkt bildet stattdessen KEDA: Ihr installiert es auf eurem bestehenden Cluster, lernt das ScaledObject als zentrales Konzept kennen und baut in der Hauptübung einen Cron- oder Prometheus-Scaler, der eine Anwendung bis auf null Replicas herunterskaliert und bei Fälligkeit des Triggers wieder hochfährt. Danach ordnet ihr ein, wie sich Custom Metrics und External Metrics zu KEDA verhalten: KEDA ersetzt diese APIs nicht, sondern bringt für eine wachsende Zahl von Scalern eine vorkonfigurierte Anbindung mit und übernimmt zusätzlich den Schritt von und zu null Replicas, den ein nativer HPA über reine Resource-Metriken allein nicht leisten kann. Zum Abschluss ein ehrlicher Ausblick ohne eigenes Hands-on: Was auch nach diesem Modul offen bleibt, sind Karpenter und ein echtes Cloud-Node-Autoscaling. Voraussetzung ist das abgeschlossene Modul “Kubernetes Ressourcenmanagement & Autoscaling” inklusive HPA und VPA. Die Session läuft weiterhin vollständig lokal, ohne Cloud-Account und ohne Kostenwirkung.

Format

110 Minuten, live (remote oder vor Ort), Input, Konzeptteil und Hands-on

Teilnehmende

DevOps-/Platform-Engineers im Mittelstand, die HPA/VPA bereits kennen und Cluster-Autoscaler sowie KEDA einordnen wollen

Voraussetzungen

Abgeschlossenes Modul “Kubernetes Ressourcenmanagement & Autoscaling” (HPA/VPA bekannt), lauffähige lokale Docker-Umgebung für Minikube

Warum dieses Training für deine Organisation wirkt

Die Lücke, die zwei Module offen ließen

Ressourcenmanagement & Autoscaling und Failure-Domain-Scheduling nennen Cluster-Autoscaler und KEDA beide ausdrücklich nur als Ausblick, ohne eigenen Kurs. Dieses Modul schließt genau diese benannte Lücke, statt sie ein drittes Mal zu wiederholen.

Konzept, wo Hands-on nicht ehrlich wäre

Ein lokaler Cluster hat keinen echten Node-Pool. Statt eine Cluster-Autoscaler-Übung vorzutäuschen, die im Kern nichts bewegt, bleibt dieser Block bewusst konzeptionell, mit Blick auf Node-Groups, den Scale-up-/Scale-down-Algorithmus und die PodDisruptionBudget-Interaktion.

Scale-to-Zero ist kein Sonderfall mehr

Ein nativer HPA bleibt bei mindestens einer Replica stehen, solange er sich auf Resource-Metriken stützt. KEDA übernimmt den Schritt von und zu null Replicas eigenständig, ihr beobachtet ihn live am eigenen Cron- oder Prometheus-Scaler.

Was Teilnehmende mitnehmen

  • Node-Groups, den Scale-up-/Scale-down-Algorithmus eines Cluster-Autoscalers und die Interaktion mit einem PodDisruptionBudget konzeptionell erklären.
  • Begründen, warum dieser Teil bewusst ohne eigenes Hands-on bleibt und was ein lokaler Cluster von einem echten Cloud-Node-Pool unterscheidet.
  • KEDA installieren und das ScaledObject als zentrales Konzept gegenüber dem bekannten HPA aus dem Vorgängermodul einordnen.
  • Einen Cron- oder Prometheus-Scaler mit KEDA konfigurieren und eine Anwendung live bis auf null Replicas herunterskalieren und wieder hochfahren sehen.
  • Custom Metrics und External Metrics gegenüber KEDA einordnen: was KEDA vorkonfiguriert mitbringt und warum es zusätzlich den Schritt von und zu null Replicas übernimmt, den ein rein ressourcenbasierter HPA nicht leistet.
  • Benennen, was auch nach diesem Modul offen bleibt: Karpenter und ein echtes Cloud-Node-Autoscaling.

Für wen dieses Modul ideal ist

  • • DevOps-/Platform-Engineers im Mittelstand mit abgeschlossenem Modul “Kubernetes Ressourcenmanagement & Autoscaling”
  • • Teams, die HPA/VPA produktiv einsetzen und als Nächstes Node-seitiges Autoscaling und ereignisgetriebenes Skalieren einordnen wollen
  • • Alle, die Scale-to-Zero bisher nur aus der Dokumentation kennen, nicht aus eigener Übung

Rahmendaten

  • • Dauer: 110 Minuten live (remote oder vor Ort)
  • • Format: Input, Konzeptteil ohne Hands-on (Cluster-Autoscaler), zwei Hands-on-Blöcke zu KEDA
  • • Voraussetzungen: abgeschlossenes Modul “Kubernetes Ressourcenmanagement & Autoscaling” (HPA/VPA bekannt), lauffähige lokale Docker-Umgebung, keine Cloud-Kostenwirkung

Modulaufbau & Agenda

  1. Kick-off & Abgrenzung (10 min): Einordnung des Moduls, Voraussetzung HPA/VPA aus dem Modul Kubernetes Ressourcenmanagement & Autoscaling, Überblick über Node- vs. Workload-Autoscaling.

  2. Cluster-Autoscaler konzeptionell (20 min, kein Hands-on): Node-Groups, der Scale-up-/Scale-down-Algorithmus, die Interaktion mit PodDisruptionBudgets. Bewusst ohne eigenes Hands-on, weil ein lokaler Cluster keinen echten Node-Autoscaler betreiben kann.

  3. KEDA-Grundlagen & Installation (20 min, Hands-on): was KEDA ist, Installation auf dem bestehenden Cluster, das ScaledObject-Konzept gegenüber dem bekannten HPA eingeordnet.

  4. Hands-on KEDA mit Cron- oder Prometheus-Scaler (35 min, Hands-on): einen Scaler konfigurieren, eine Anwendung bis auf null Replicas herunterskalieren und das Scale-to-Zero-Verhalten live beobachten.

  5. Custom/External Metrics vs. KEDA einordnen (15 min): wie sich Custom Metrics und External Metrics zu KEDA verhalten, und was KEDA beim Schritt von und zu null Replicas zusätzlich übernimmt.

  6. Abgrenzung & Q&A (10 min): was weiterhin fehlt (Karpenter und echtes Cloud-Node-Autoscaling) und offene Fragen.

Dieses Modul setzt das Modul Kubernetes Ressourcenmanagement & Autoscaling voraus, insbesondere die dort behandelten Konzepte requests/limits, QoS-Klassen und den HorizontalPodAutoscaler. HPA und VPA werden hier nicht erneut erklärt, sondern als bekannt vorausgesetzt.

Dieses Modul schließt die Lücke, die sowohl das Modul Kubernetes Ressourcenmanagement & Autoscaling (Cluster-Autoscaler, Node-Autoscaling und KEDA in seiner Abgrenzung) als auch unabhängig davon das Modul Kubernetes Failure-Domain-Scheduling (produktiver Cluster-Autoscaler-Aufbau in seiner Abgrenzung) benennen. Ausdrücklich nicht Teil dieses Moduls bleiben Karpenter und ein echtes Cloud-Node-Autoscaling: Beides setzt einen realen Cloud-Account mit Kostenwirkung voraus, den dieses Modul bewusst nicht einführt.

Hands-on Inhalte (Auszug)

KEDA installieren & ScaledObject anlegen

  • KEDA auf dem bestehenden Cluster installieren und die laufenden KEDA-Komponenten mit kubectl get pods -n keda verifizieren
  • Ein erstes ScaledObject gegen ein bestehendes Deployment anlegen und mit kubectl get scaledobject den Status prüfen

Cron- oder Prometheus-Scaler konfigurieren

  • Je nach Gruppenwahl einen Cron-Trigger mit fester Zeitspanne oder einen Prometheus-Trigger mit einer Schwellenwert-Query im ScaledObject hinterlegen
  • minReplicaCount: 0 setzen und mit kubectl get deployment -w den Zustand vor dem ersten Trigger beobachten

Scale-to-Zero live beobachten

  • Mit kubectl get pods -w und kubectl get hpa parallel beobachten, wie KEDA bei Fälligkeit des Triggers von null auf die erste Replica hochfährt
  • Nach Ablauf des cooldownPeriod den Rückbau auf null Replicas nachvollziehen und mit dem Scale-down-Verhalten des klassischen HPA aus dem Vorgängermodul vergleichen

Custom/External Metrics einordnen

  • Den vom ScaledObject im Hintergrund erzeugten HorizontalPodAutoscaler mit kubectl get hpa sichtbar machen, sobald mindestens eine Replica läuft
  • Gemeinsam einordnen, für welche Signale KEDA bereits einen passenden Scaler mitbringt und wann weiterhin ein eigener Custom-/External-Metrics-Adapter nötig wäre

Dieses Modul ist Teil unserer Pilotphase. Gemeinsam mit euch definieren wir passende Metriken (z. B. Zeit bis zum ersten beobachteten Scale-to-Zero-Durchlauf) und werten sie im Anschluss transparent aus. Ergebnisse veröffentlichen wir, sobald sie belastbar sind.

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Wir passen den Scaler-Typ (Cron oder Prometheus) auf euren Erfahrungsstand und euren bestehenden Monitoring-Stack an.

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