Caso di studio NASA/JPL: la missione Curiosity su Marte

Il 26 novembre 2011, la NASA ha lanciato Curiosity per un viaggio di 8 mesi verso il Pianeta rosso. Per la messa in pratica, questa missione di alta caratura ha posto una serie di sfide molto complesse. Innanzitutto, l'atterraggio presentava grandi difficoltà: la massa di Curiosity proibiva l'uso degli approcci precedenti. Gli ingegneri del JPL hanno perciò ideato una tecnica di ingresso, discesa e atterraggio innovativa, terminata con la manovra "skycrane", che ha permesso di rallentare la caduta di Curiosity sulla superficie del pianeta. La NASA voleva condividere questa emozionante impresa con il pubblico di tutto il mondo, fornendo i dettagli della missione minuto per minuto, specialmente durante i 7 minuti finali necessari al rover per attraversare l'atmosfera marziana e raggiungere il suolo. Durante l'atterraggio, la disponibilità, la scalabilità e le prestazioni del sito Web mars.jpl.nasa.gov erano della massima importanza. Prima di collaborare con AWS, offrire il supporto a centinaia di migliaia di visitatori contemporaneamente sarebbe stato un compito impossibile per il sito e avrebbe richiesto un'infrastruttura Web e di streaming video di cui NASA e JPL non disponevano.

Il Jet Propulsion Laboratory della NASA ha impiegato AWS per mostrare in streaming le immagini e i video dell'atterraggio di Curiosity. Il cloud computing ha permesso al JPL di effettuare il provisioning della capacità in modo rapido e di sfruttare AWS Cloud per offrire al pubblico un'esperienza entusiasmante di Marte. I visitatori del sito Web provenivano da tutto il mondo, perciò NASA e JPL hanno offerto i loro contenuti da diverse regioni AWS a livello globale, affinché le prestazioni fossero ottimali per tutti gli utenti e per soddisfare la domanda. Il primo utilizzo di Amazon Route 53 e di Elastic Load Balancer (ELB) ha permesso a NASA/JPL di bilanciare il carico tra diverse regioni AWS, garantendo la massima disponibilità dei contenuti in qualsiasi circostanza. L'architettura finale, concepita e sviluppata in collaborazione tra NASA/JPL e Amazon Web Services, ha garantito alla NASA un modello di distribuzione con costi ridotti in grado di ridimensionarsi, offrire prestazioni elevate e condividere l'incredibile esperienza dell'atterraggio su un altro pianeta. L'obiettivo di NASA/JPL era mostrare i dati al pubblico senza interruzioni, perciò si è preparato per un traffico di centinaia di gigabit al secondo per centinaia di migliaia di utenti simultanei.

In poche settimane, il server di accesso alla rete NASA/JPL è stato in grado di progettare, costruire, testare e implementare le sue soluzioni di hosting su Web e streaming video in diretta realizzate mediante una serie di servizi AWS. L'architettura di streaming video del JPL è stata sviluppata utilizzando Adobe Flash Media Server, istanze Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) in esecuzione su un comune livello di caching nginx, Elastic Load Balancing, Amazon Route 53 per la gestione del DNS e Amazon CloudFront per la distribuzione di contenuti. AWS CloudFormation automatizza l'implementazione di pile dell'infrastruttura streaming di video in diretta in varie zone di disponibilità AWS (AZ) e Regioni.

Le istanze Amazon EC2 che eseguono Amazon Linux AMI, inoltre, erano state configurate mediante appositi script e metadati di istanze Amazon EC2. Poco prima dell'atterraggio, il JPL ha effettuato il provisioning di diversi stack infrastrutturali di AWS, ognuno in grado di gestire un volume di traffico di 25 Gb al secondo. Il JPL ha impiegato Amazon CloudWatch per monitorare i picchi di traffico e aggiungere ulteriore capacità in base alla domanda nelle diverse regioni. Quando i volumi di traffico sono tornati normali, alcune ore dopo l'atterraggio, NASA/JPL ha invece utilizzato AWS CloudFormation per annullare il provisioning delle risorse in eccesso attraverso un singolo comando.

Il sito Web mars.jpl.nasa.gov è basato sul Content Management System (CMS) open source Railo, in esecuzione su Amazon EC2. L'archiviazione condivisa per Railo è fornita da istanze Amazon EC2 che eseguono Gluster su un pool di volumi di Amazon Elastic Block Store (EBS) per I/O su disco a prestazioni elevate. Il CMS interagisce inoltre con un database MySQL multi-AZ ad alta disponibilità gestito da Amazon Relational Database Service (RDS). Il traffico viene ripartito su più server CMS da una serie di Elastic Load Balancer utilizzando Amazon Route 53 per fornire distribuzione bilanciata del traffico in tutti gli ELB. Amazon CloudFront viene inoltre impiegato per distribuire il traffico sui diversi punti di presenza a livello globale e per ridurre così la latenza per i visitatori di tutto il mondo, migliorando la scalabilità generale della soluzione.

Inoltre, NASA si appoggia ad Amazon Simple Workflow Service (Amazon SWF) per copiare le ultime immagini provenienti da Marte in Amazon S3. I metadati vengono archiviati in Amazon SimpleDB, mentre Amazon SWF attiva il provisioning di istanze Amazon EC2 per l'elaborazione delle immagini non appena ciascuna trasmissione da Curiosity raggiunge la Terra. Il diagramma in basso illustra l'architettura Web di NASA/JPL.