Le laboratoire de recherche sur la propulsion (Jet Propulsion Laboratory, JPL) de la NASA est le principal centre de la NASA pour l'exploration robotique de l'espace. JPL a déjà envoyé un robot sur chaque planète du système solaire. La NASA/JPL montre également la voie en ce qui concerne l'adoption du cloud computing dans le gouvernement fédéral. En réalité, le cloud computing est un élément essentiel du pipeline des opérations tactiques pour la mission Mars Science Laboratory. Depuis la salle de contrôle de Pasadena, en Californie, la NASA/JPL utilise Amazon Web Services (AWS) pour capturer et stocker les images et les métadonnées collectées au cours des missions Mars Exploration Rover et Mars Science Laboratory. L'astromobile Opportunity de la mission Mars Exploration Rover parcourt encore la planète Mars après avoir atterri il y a 8 ans, tandis que le rover Curiosity a atterri sur Mars le 5 août 2012.

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Tom Soderstrom de la NASA JPL explique comment le cloud aide à répondre aux questions cosmiques

Le 26 novembre 2011, la NASA a lancé Curiosity pour qu'il accomplisse un voyage de 8 mois sur la planète rouge. Cette mission de grande envergure a été confrontée à un certain nombre de défis qu'il a fallu relever pour en faire une réussite. D'abord, l'atterrissage représentait un énorme défi, car la masse de Curiosity rendait les précédentes approches d'atterrissage impossibles. Les ingénieurs chez JPL ont conçu une technique d'entrée/descente/atterrissage innovante qui s'est conclue par une manœuvre « Skycrane » ayant permis d'abaisser Curiosity jusqu'à la surface. La NASA souhaitait que cette expérience palpitante soit partagée avec tous ceux que cela intéressait dans le monde entier en communiquant des informations mises à jour à la minute près sur la mission, en particulier pendant les 7 minutes qui ont été nécessaires au rover pour descendre à travers l'atmosphère martienne et atterrir sur Mars. La disponibilité, l'évolutivité et la performance du site Web mars.jpl.nasa.gov ont été fondamentales pendant l'événement de l'atterrissage. Avant la collaboration avec AWS, la prise en charge de centaines de milliers de visiteurs simultanés sur le site Web aurait été très difficile, nécessitant une infrastructure Web et de streaming vidéo en direct importante que la NASA/JPL ne possédait pas.

Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA a utilisé AWS pour diffuser les images et la vidéo associées à l'atterrissage de Curiosity. Le cloud computing a permis à JPL de dimensionner la capacité rapidement et de tirer profit du cloud AWS afin de communiquer avec succès les expériences captivantes qui se déroulaient sur Mars au public. Des utilisateurs publics du monde entier visitant ses sites, la NASA/JPL a distribué son contenu provenant des régions AWS dans le monde entier afin d'améliorer l'expérience des utilisateurs et d'évoluer pour répondre à la demande mondiale. En utilisant Amazon Route 53 et les programmes Elastic Load Balancer (ELB), Novel a permis au laboratoire NASA/JPL d'équilibrer la charge de travail sur différentes régions AWS et de garantir la disponibilité de son contenu dans tous les cas de figure envisageables. L'architecture finale, codéveloppée et examinée chez NASA/JPL et Amazon Web Services, a donné à la NASA l'assurance que le modèle de déploiement pourrait évoluer, réaliser des performances et offrir une expérience incroyable d'atterrissage sur une autre planète, tout cela de manière rentable. Ayant toujours pour objectif de transmettre les données au public, la NASA/JPL s'est préparée à proposer un trafic de centaines de gigaoctets/secondes pour les centaines de milliers d'utilisateurs simultanés.

En quelques semaines à peine, la NASA/JPL a pu concevoir, créer, tester et déployer ses solutions d'hébergement Web et de streaming vidéo en direct qui ont été élaborées à l'aide de divers services sur AWS. L'architecture de streaming vidéo en direct de la NASA/JPL a été mise en œuvre au moyen d'une combinaison d'instances Adobe Flash Media Server, Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) exécutant le niveau de mise en cache nginx populaire, Elastic Load Balancing, Amazon Route 53 pour la gestion DNS et Amazon CloudFront pour la diffusion de contenu. AWS CloudFormation automatise le déploiement des stacks de l'infrastructure de streaming vidéo en direct sur plusieurs Zones de Disponibilité (AZ) et régions AWS.

En outre, les instances Amazon EC2 exécutant l'AMI Amazon Linux ont été configurées à l'aide de scripts de configuration et de métadonnées d'instance Amazon EC2. Peu avant l'atterrissage, NASA/JPL a mis en place des stacks d'infrastructure AWS, chacune capable de traiter un trafic de 25 Gbps. La NASA/JPL a utilisé Amazon CloudWatch pour surveiller les pics de volume de trafic et dimensionner la capacité en fonction de la demande régionale. Les volumes de trafic étant redevenus normaux quelques heures après l'atterrissage, NASA/JPL a eu recours à AWS CloudFormation pour retirer des ressources à l'aide d'une commande unique. La figure ci-dessous montre un schéma de l'architecture de streaming vidéo en direct.

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Figure 1 : architecture de streaming vidéo en direct NASA/JPL

Le site Web mars.jpl.nasa.gov s'appuie sur le système de gestion de contenu (Content Management System ou CMS) Railo à code source libre, s'exécutant sur Amazon EC2. Le stockage partagé pour Railo est mis à disposition par des instances Amazon EC2 exécutant Gluster sur un groupe de volumes Amazon Elastic Block Store (EBS) pour une I/O de disque à hautes performances constantes. Le CMS interagit également avec une base de données MySQL multi-AZ hautement disponible opérée par Amazon Relational Database Service (RDS). Le trafic est dispersé sur les serveurs CMS par un certain nombre de programmes Elastic Load Balancer utilisant Amazon Route 53 pour permettre une répartition du trafic pondérée sur les ELB. Amazon CloudFront sert également à répartir le trafic vers les points de présence du monde entier, réduisant ainsi la latence pour les visiteurs internationaux et améliorant l'évolutivité globale de la solution.

En outre, la NASA tire profit d'Amazon Simple Workflow Service (Amazon SWF) pour copier les dernières images de Mars vers Amazon S3. Les métadonnées sont stockées dans Amazon SimpleDB, et Amazon SWF déclenche la mise en place d'instances Amazon EC2 pour traiter des images, car chaque transmission de Curiosity est relayée vers la Terre. Le schéma ci-dessous illustre l'architecture Web de la NASA/JPL.

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Figure 2 : architecture Web NASA/JPL

L'exécution du site Web mars.jpl.nasa.gov sur Amazon Web Services a permis à la NASA/JPL de diffuser son message au monde sans créer cette infrastructure elle-même. Le large éventail de fonctionnalités et la simplicité d'utilisation qu'offre AWS ont permis à la NASA/JPL de construire une infrastructure Web fiable et évolutive en l'espace de seulement deux à trois semaines, et non de mois.

Maintenant que Curiosity a atterri sur Mars, la mission continuera d'utiliser Amazon Web Services pour automatiser l'analyse d'images provenant de Mars, maximisant ainsi le temps dont les scientifiques disposent pour identifier les dangers ou les domaines présentant un intérêt scientifique particulier potentiels. Par conséquent, les scientifiques sont en mesure d'envoyer une plus longue séquence de commandes à Curiosity, ce qui augmente le nombre de travaux d'exploration que le Mars Science Laboratory peut réaliser en tout sol (jour martien) donné.

Pour en savoir plus sur la mission de la NASA/JPL et explorer la planète Mars, visitez http://mars.jpl.nasa.gov ou pour découvrir comment la NASA utilise le cloud AWS pour mettre en place un environnement rentable, sécurisé, interopérable et reposant sur des normes, consultez le blog de la NASA.

Pour savoir comment AWS prend en charge les applications de cloud computing critiques pour l'activité dans le secteur public, rendez-vous sur http://aws.amazon.com/government-education/.

Pour obtenir plus d'informations sur la façon dont la NASA/JPL a recours au cloud AWS pour d'autres missions et études, voir les Etudes de formation et de recherche sur le désert de la NASA/JPL et les témoignages de réussite de nos clients sur les missions MER et CARVE de NASA/JPL.