Karpenter

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Karpenter

Karpenter ist ein Open-Source-Kubernetes-Cluster-Autoscaler der nächsten Generation. Das heißt er ist eine modernere und technisch weiterentwickelte Alternative zum klassischen Kubernetes Cluster Autoscaler (KCA). Karpenter wurde zur intelligenten Echtzeitverwaltung von Infrastruktur entwickelt.
Im Gegensatz zum KCA, der auf vordefinierten Skalierungsregeln basiert, trifft Karpenter dynamische Planungsentscheidungen auf der Grundlage der tatsächlichen Pod-Anforderungen und sorgt so für optimale Leistung und Kosteneffizienz.

Wie funktioniert Karpenter?

Karpenter nutzt Pod-gesteuerte Skalierung. Statt auf der Grundlage statischer Metriken zu skalieren, sucht dieser Autoscaler nach nicht planbaren Pods und stellt Knoten bereit, die dann genau deren Anforderungen an CPU, Arbeitsspeicher, GPU oder benutzerdefinierte Ressourcen entsprechen.

  • Intelligente Instanzauswahl: Evaluiert die verfügbaren Instanztypen, Familien, Zonen und Kapazitätspools, um in Sekundenschnelle die am besten geeigneten Knoten zu starten.

  • Bin-Packing-Optimierung: Packt Pods effizient auf Knoten, um die Fragmentierung zu reduzieren und die Auslastung zu maximieren.

  • Konsolidierung: Überwacht kontinuierlich die Workloads und kann nicht ausgelastete Knoten beenden, indem es Workloads auf weniger Maschinen verschiebt, um Kosten zu senken.

Technische Vorteile

  • Ultraschnelle Bereitstellung: Knoten sind in Sekundenschnelle online, im Vergleich zu Minuten bei herkömmlichen Autoscalern.

  • Flexibilität für Workloads: Unerstützt viele, verschiedene Artenn von Anwendungen, z. B. funktioniert er für zustandslose Dienste, ML/AI-Trainingsjobs, Batch-Verarbeitung und Systeme mit hohem Durchsatz.

  • Anpassbare Planung: Entwickler*innen können Anforderungen mit Einschränkungen (z. B. Zonenzugehörigkeit, GPU-Anforderungen, Instanzfamilien) definieren.

  • Native Kubernetes-Integration: Läuft als Controller innerhalb Ihres Clusters und verwendet CRDs (Custom Resource Definitions) wie Provisioner und NodePool für eine detaillierte Steuerung.

Warum Karpenter das Tool für Entwickler*innen ist?

  • Weniger manuelle Abstimmung: Keine kontinuierliche Anpassung von ASG-Einstellungen oder vordefinierten Skalierungsregeln erforderlich.

  • Kosteneffiziente Skalierung: Karpenter wählt automatisch Spot-, On-Demand- oder gemischte Pools auf der Grundlage von Einschränkungen.

  • Verbesserter Pod-Planungserfolg: Er reduziert ausstehende Pods und stellt die Einhaltung von SLAs sicher.

  • Observability-ready: Funktioniert nahtlos mit Prometheus, Grafana und Protokollierungssystemen zur Überwachung von Autoscaling-Ereignissen.

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FAQ

  • Karpenter ist ein quelloffener, flexibler Kubernetes-Knoten-Autoscaler, der sich auf die Pod-gesteuerte, Echtzeit-Infrastrukturverwaltung konzentriert. Im Gegensatz zum traditionellen Cluster Autoscaler – der Cluster basierend auf vordefinierten Knotengruppen und Ressourcenschwellenwerten skaliert – stellt Karpenter Knoten direkt auf der Grundlage der tatsächlichen Anforderungen von ausstehenden Pods bereit und beendet sie. Dies ermöglicht eine optimal passende Rechenleistung und eine kosteneffiziente Skalierung ohne ständige manuelle Anpassungen.

  • Karpenter bewertet nicht planbare Pods und stellt sofort Knoten bereit, die ihren Anforderungen an CPU, Arbeitsspeicher, GPU und benutzerdefinierte Ressourcen entsprechen. Es wählt intelligent Instanztypen, Familien und Zonen aus, unterstützt Spot- und On-Demand-Instanzen, packt mehrere Pods pro Knoten, um die Auslastung zu maximieren, und konsolidiert Workloads auf weniger Maschinen, um die Fragmentierung zu reduzieren und Kosten zu senken.

  • Karpenter ist workload-unabhängig und eignet sich hervorragend für zustandslose Dienste, ML/KI-Jobs, stoßweise und durchsatzstarke Systeme, Batch-Verarbeitung und mehr. Während es sich ursprünglich auf AWS (EKS) konzentrierte, gewinnt es schnell an Multi-Cloud- und Hybrid-Unterstützung und funktioniert mit jeder Kubernetes-Bereitstellung, einschließlich On-Premises- und Edge-Anwendungsfällen.

  • Karpenter reduziert drastisch die Notwendigkeit manueller Anpassungen von Auto Scaling Groups (ASG), macht die Skalierung nahezu augenblicklich (Sekunden, nicht Minuten), verbessert den Erfolg der Pod-Planung (weniger ausstehende Pods) und arbeitet nativ mit Kubernetes-APIs (Provisioner, NodePool CRDs) für eine detaillierte Planung und Einschränkungen (Zone, GPU, Instanztyp usw.). Die Beobachtbarkeit wird durch die native Integration mit Prometheus, Grafana und Standard-Protokollierungstools optimiert.

  • Karpenter verbessert die Ressourcenauslastung in Kubernetes, indem es dynamisch genau jene Knoten bereitstellt, die den Anforderungen der nicht planbaren Pods entsprechen. Es optimiert die Knotennutzung durch intelligente Auswahl von Instanztypen, effizientes Packen der Pods auf den Knoten zur Reduzierung von Fragmentierung und konsolidiert kontinuierlich die Workloads auf weniger Knoten, um Kosten zu senken. Dieses podgesteuerte, Echtzeit-Ansatz ermöglicht eine schnellere Skalierung und vermeidet Ressourcenverschwendung sowie unnötige Cloud-Kosten.