Estudo de caso da Mars Curiosity Mission da NASA/JPL

No dia 26 de novembro de 2011, a NASA lançou o Curiosity em uma jornada de 8 meses até o planeta vermelho. A missão de grande repercussão tinha vários desafios a superar para que se tornasse um sucesso. Primeiramente, a aterrissagem era um grande desafio, pois a massa do Curiosity não possibilitava as abordagens de aterrissagem anteriores. Os engenheiros do JPL projetaram uma técnica de entrada/descida/aterrissagem inovadora que foi concluída com uma manobra chamada de "guindaste aéreo" que auxiliou o pouso suave do Curiosity na superfície do planeta. A NASA desejava garantir que esta experiência emocionante fosse compartilhada com os fãs em todo o mundo ao divulgar detalhes da missão atualizados minuto a minuto, especialmente os sete últimos minutos em que o veículo desceu na atmosfera de Marte e aterrissou no planeta. A disponibilidade, a escalabilidade e o desempenho do site mars.jpl.nasa.gov foram de extrema importância durante o evento de aterrissagem. Antes de trabalhar com a AWS, comportar as centenas de milhares de visitantes simultâneos do site teria sido muito difícil, exigindo uma infraestrutura significativa de streaming de vídeo ao vivo e pela web que a NASA/JPL não tinha.

O Jet Propulsion Laboratory da NASA usou a AWS para fazer o streaming de imagens e vídeos associados à aterrissagem do Curiosity. A computação em nuvem permitiu que o JPL provisionasse a capacidade rapidamente e utilizasse a Nuvem AWS para disponibilizar ao público as experiências fascinantes da missão em Marte com sucesso. Com usuários públicos em todo o mundo visitando seus sites, a NASA/JPL distribuiu conteúdo de regiões da AWS espalhadas pelo mundo para melhorar a experiência dos espectadores e escalar para atender a demanda global. O uso inovador do Amazon Route 53 e dos Elastic Load Balancers (ELB) permitiu que a NASA/JPL balanceasse a carga nas regiões da AWS e garantisse a disponibilidade do conteúdo em todas as circunstâncias imagináveis. A arquitetura final, desenvolvida em conjunto e analisada pela NASA/JPL e pela Amazon Web Services, proporcionou à NASA a segurança de que o modelo de implantação podia escalar, executar e disponibilizar de modo econômico uma experiência incrível de aterrissagem em outro planeta. Com o objetivo inabalável de disponibilizar dados ao público, a NASA/JPL preparou-se para distribuir centenas de gigabits/segundo de tráfego para centenas de milhares de espectadores simultâneos.

Em apenas algumas semanas, a NASA/JPL conseguiu projetar, criar, testar e implantar soluções de hospedagem na Web e transmissão de vídeo em tempo real concebidas com o uso de vários produtos da AWS. A arquitetura de transmissão de vídeo em tempo real da NASA/JPL foi desenvolvida por meio de uma combinação do Adobe Flash Media Server, de instâncias do Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) executando o conhecido nível de cache nginx, do Elastic Load Balancing, do Amazon Route 53 para gerenciamento de DNS e do Amazon CloudFront para entrega de conteúdo. O AWS CloudFormation automatiza a implantação de pilhas de infraestrutura de transmissão de vídeo em tempo real em várias zonas de disponibilidade (AZ) e regiões da AWS.

Além disso, as instâncias do Amazon EC2 executando o Amazon Linux AMI foram configuradas usando scripts de configuração e metadados de instâncias do Amazon EC2. Pouco antes da aterrissagem, a NASA/JPL provisionou pilhas da infraestrutura da AWS, cada uma delas com capacidade para processar 25 Gbps de tráfego. A NASA/JPL usou o Amazon CloudWatch para monitorar picos no volume do tráfego e provisionar capacidade adicional com base na demanda regional. Como os volumes de tráfego voltaram ao normal horas após a aterrissagem, a NASA/JPL usou o AWS CloudFormation para cancelar o provisionamento dos recursos usando um único comando.

O site mars.jpl.nasa.gov está baseado no Railo, um sistema de gerenciamento de conteúdo (CMS) de código aberto, em execução no Amazon EC2. O armazenamento compartilhado para Railo é fornecido pelas instâncias do Amazon EC2 executando o Gluster em um grupo de volumes do Amazon Elastic Block Store (EBS) para obter uma E/S de disco de alta performance de forma consistente. O CMS também interage com um banco de dados MySQL de alta disponibilidade e multi-AZ gerenciado pelo Amazon Relational Database Service (RDS). O tráfego é distribuído nos servidores de CMS por vários Elastic Load Balancers usando o Amazon Route 53 para disponibilizar uma distribuição de tráfego ponderada entre os ELBs. O Amazon CloudFront também é usado para distribuir tráfego para pontos de presença em todo o mundo, o que por sua vez reduz a latência para visitantes internacionais e melhora a escalabilidade geral da solução.

Além disso, a NASA utiliza o Amazon Simple Workflow Service (Amazon SWF) para copiar as imagens mais recentes de Marte para o Amazon S3. Os metadados armazenados no Amazon SimpleDB e no Amazon SWF acionam o provisionamento de instâncias do Amazon EC2 para processar imagens à medida que cada transmissão do Curiosity é retransmitida para a Terra. O diagrama abaixo ilustra a arquitetura Web da NASA/JPL.