Kubernetes-Kostenoptimierung – was kann da schon schiefgehen???

Kubernetes-Kostenoptimierung – was kann da schon schiefgehen?

1. Ressourcenzuweisung: Eine Frage der Balance

Einer der zentralen Hebel bei der Kubernetes-Kostenoptimierung ist die Ressourcenzuweisung. Werden Ressourcen überdimensioniert, steigen die Betriebskosten der Anwendung – und übersteigen unter Umständen jeden Performance-Vorteil.

Indem Unternehmen die jedem Pod zugewiesenen Ressourcen reduzieren, können sie ihre gesamten Kubernetes-Kosten senken. Wer die Ressourcen jedoch zu stark beschneidet, riskiert Performance-Einbußen und höhere Latenzen. Um das zu vermeiden, sollten Unternehmen den Ressourcenbedarf ihrer Anwendungen sorgfältig analysieren und sicherstellen, dass jeder Pod genügend Ressourcen erhält, um die Performance-Anforderungen der Anwendung zu erfüllen.

Eine Unterdimensionierung kann zu Out-of-Memory-Fehlern (OOM), CPU-Throttling, Evictions oder Latenzproblemen führen – und damit zu zusätzlichen Feuerwehreinsätzen für Ihr Team.

Praxisnahe Tipps für eine verantwortungsvolle Ressourcenzuweisung in Kubernetes finden Sie in den Kubernetes Cluster Size Best Practices For Rightsizing

2. Autoscaling: Kosten vs. Performance

Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Kubernetes-Kostenoptimierung ist die Nutzung von Autoscaling-Funktionen wie dem Horizontal Pod Autoscaler (HPA), KEDA sowie Cluster-Autoscaler oder Karpenter.

Um kosteneffizient zu bleiben, müssen DevOps- und Platform-Engineering-Teams die Kosten skalierter Ressourcen gegen den Performance-Bedarf abwägen. Wird zu spät hochskaliert oder zu früh herunterskaliert, können Lastspitzen die Performance, Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Anwendung beeinträchtigen.

Sind die Ressourcen hingegen überdimensioniert, kann Autoscaling die Betriebskosten der Anwendung in die Höhe treiben – und damit jeden Performance-Vorteil zunichtemachen.

Um die richtige Balance zu finden, sollten Unternehmen ihre Anwendungen genau überwachen und Skalierungsentscheidungen auf Basis der konkreten Anforderungen ihrer Anwendungen treffen. Dabei gilt es zu bedenken, dass sich die Systemlast je nach Nutzungsverhalten kontinuierlich verändert.

3. Netzwerk: Was Konnektivität kostet

Netzwerkkosten können einen erheblichen Anteil an den Gesamtkosten eines Kubernetes-Clusters ausmachen. Zur Optimierung der Netzwerkkosten können Unternehmen unterschiedliche Pod Tolerations einsetzen, um den Großteil des Traffics innerhalb einer Region/Zone/Node zu halten. Solche Sparmaßnahmen können jedoch auch zu Verstößen gegen SLAs oder SLOs führen, wenn die Netzwerkperformance sinkt und die Latenz steigt.

Um das zu vermeiden, sollten Unternehmen die Netzwerkanforderungen ihrer Anwendungen im Gesamtbild betrachten und eine Netzwerktopologie wählen, die Kosten und Performance optimal ausbalanciert.

4. Storage: Was Daten kosten

Auch Storage-Kosten können einen erheblichen Anteil an den Gesamtkosten eines Kubernetes-Clusters ausmachen. Zur Optimierung der Storage-Kosten können Unternehmen auf günstigere Storage-Optionen mit geringerer Leistung oder Kapazität ausweichen. Das kann jedoch zu Performance-Einbußen und mehr Ausfallzeiten führen, wenn das Storage-System mit den Anforderungen der Anwendung nicht mehr Schritt hält.

Um Kosten und Performance in Einklang zu bringen, sollten Unternehmen die Storage-Anforderungen ihrer Anwendungen sorgfältig prüfen und Storage-Optionen wählen, mit denen sich diese Probleme vermeiden lassen.

5. Wartung: Was der laufende Betrieb kostet

Der Aufwand für den Betrieb eines kostenoptimierten Kubernetes-Clusters kann höher ausfallen, da kontinuierliche Governance, Überwachung und Analysen nötig sein können, um den effizienten Betrieb des Clusters sicherzustellen. Um die Wartungskosten zu minimieren, sollten Unternehmen auf geeignete Tools, Automatisierung und Prozesse zur Überwachung und Verwaltung ihres Clusters setzen.

Die Stufen der Kubernetes-Kostenoptimierung

Wie wir gesehen haben, birgt Kubernetes-Kostenoptimierung Risiken und erfordert ein präzises, methodisches Vorgehen, um die im vorherigen Abschnitt beschriebenen Probleme zu vermeiden.

Um Ihre Kubernetes-Umgebung effektiv und kontinuierlich zu optimieren, ist eine strukturierte Strategie unverzichtbar. Sie umfasst drei Stufen: Transparenz schaffen, gezielte Maßnahmen durch die Verantwortlichen und schließlich autonomes Right-Sizing. Mit diesem Vorgehen schaffen und erhalten Sie eine fein abgestimmte Kubernetes-Umgebung, die Ressourcen effizient nutzt und Kosten spart.

Stufe 1: Transparenz schaffen

Umfassende Transparenz ist von zentraler Bedeutung – jede Lücke kann die Wirksamkeit der späteren Stufen beeinträchtigen.

Diese Ebenen der Transparenz benötigen Sie:

• Infrastrukturkosten und Auslastungsdaten: Sammeln Sie Informationen aus Cloud-Abrechnungsdaten und Infrastruktur-Monitoring-Tools. Diese Datenpunkte bilden das Fundament Ihres Optimierungsvorhabens.
• Business-Effizienzmetriken: Identifizieren Sie Kennzahlen, die direkt auf Ihre Geschäftsziele einzahlen. Betreiben Sie beispielsweise eine E-Commerce-Plattform, könnte eine relevante Metrik "Transaktionen pro Sekunde" oder "Umsatz pro Nutzer" sein. Diese Kennzahl hilft Ihnen, die Auswirkungen der Optimierung auf Ihr Geschäft und Ihre Kundschaft zu bewerten.

Stufe 2: Gezielte Maßnahmen durch die Verantwortlichen

Mit diesen Datenpunkten können Sie Ihren Kubernetes-Kostenoptimierungsmaßnahmen nun konkrete Werte zuordnen. Betrachten Sie dies als den Return on Investment (ROI) der Optimierung.

• Auswirkungen quantifizieren: In diesem Schritt ermitteln Sie, welche Kosten sich durch das Right-Sizing wenig ausgelasteter oder ineffizienter Ressourcen vermeiden lassen. So verstehen Sie Ihr Einsparpotenzial besser und können Ihre Maßnahmen nach monetärem Wert priorisieren.

• Kosten der Maßnahmen: Berechnen Sie die Kosten für die Durchführung der Optimierungsmaßnahmen. Bewerten Sie den erforderlichen Zeit-, Arbeits- und Ressourcenaufwand. Kalkulieren Sie beispielsweise die für eine Änderung benötigten Stunden und den zugehörigen Stundensatz. Ziehen Sie nun die Kosten der Maßnahmen von Ihrem Einsparpotenzial ab, um einen vorläufigen ROI Ihrer Optimierungsmaßnahmen zu erhalten.

• Manuelle Prüfung und Umsetzung: Prüfen Sie Optimierungsempfehlungen, die entweder manuell oder durch spezialisierte Tools erstellt wurden. Diese Empfehlungen können von der Anpassung von Ressourcengrößen bis zur Justierung von Storage-Klassen, HPA- oder ClusterAutoscaler-Schwellenwerten reichen. Setzen Sie die passenden Maßnahmen manuell um, beobachten Sie die Ergebnisse und vergleichen Sie sie mit Ihren vorläufigen ROI-Prognosen, um festzustellen, ob Sie optimale Resultate erzielen.

Je nach Umfang der Arbeiten, die zur Optimierung Ihrer Kubernetes-Umgebung nötig sind, können manuelle Maßnahmen Ihren ROI drastisch schmälern und andere Projekte und Initiativen Ihrer Teams beeinträchtigen.

Ist das der Fall, sind Sie bereit für Stufe 3: die Automatisierung der Kubernetes-Kostenoptimierung.

Stufe 3: Automatisierte Kubernetes-Kostenoptimierung

In dieser Stufe wird die kontinuierliche Optimierung zu einem eingespielten Prozess, angetrieben von Daten und Automatisierung.

So erreichen Sie diese fortgeschrittene Stufe der K8s-Kostenoptimierung:

• Automatisierte Prozesse: Entwickeln Sie Skripte oder nutzen Sie spezialisierte Tools, die Kosten- und Auslastungsdaten verarbeiten und auf Basis vordefinierter Schwellenwerte Aktionen auslösen.
• Automatisierte Alerts: Implementieren Sie Alarmierungsmechanismen, die Sie bei Anomalien oder suboptimalen Zuständen benachrichtigen. Diese Alerts können Menschen zur Analyse der Situation auffordern oder automatisierte Aktionen auslösen.
• Automatisierte Aktionen: Richten Sie Prozesse ein, die Compute-Ressourcen auf Basis von Echtzeitdaten automatisch anpassen oder stoppen/starten. Kontinuierliche Verbesserung: Überwachen und bewerten Sie die Effizienzgewinne fortlaufend.

Wie Sie sehen, ist Kubernetes-Kostenoptimierung ein schrittweiser Prozess – von der anfänglichen Datenerhebung bis hin zur fortgeschrittenen Stufe der automatisierten, effizienten Kubernetes-Kostenoptimierung.

Wenn Sie den oben beschriebenen Stufen folgen, verwandeln Sie Ihre Kubernetes-Umgebung in ein fein abgestimmtes System, das die Ressourcenauslastung maximiert, Kosten minimiert und auf Ihre Geschäftsziele einzahlt – ohne die Stabilität Ihrer Umgebung zu gefährden.

Werfen Sie einen Blick auf die Top Automated Kubernetes Cost Optimization Tools