Лаборатория реактивного движения (JPL) – ключевой центр НАСА, занимающийся роботизированным исследованием космоса. JPL отправила робота на каждую планету Солнечной системы. НАСА/JPL также является лидером по внедрению облачных вычислений среди федеральных правительственных учреждений. Облачные вычисления играют существенную роль в организации потока тактических операций в рамках миссии Mars Science Laboratory. С помощью Amazon Web Services (AWS) центра управления НАСА/JPL в г. Пасадена (штат Калифорния) получает и хранит изображения и метаданные, собранные в ходе миссий Mars Exploration Rover и Mars Science Laboratory. Марсоход «Оппортьюнити» миссии Mars Exploration Rover все еще блуждает по поверхности Марса спустя 8 лет после посадки, а марсоход «Кьюриосити» совершил посадку 5 августа 2012 года.

nasa_jpl_thumbnail
17:42
Сотрудник НАСА JPL Том Содерстром объясняет, как облако помогает в поиске ответов на вопросы космоса.

26 ноября 2011 года НАСА произвело запуск марсохода «Кьюриосити» в 8-месячный полет к Красной планете. Чтобы эта важнейшая миссия оказалась успешной, пришлось решать различные проблемы. Первой огромной задачей была посадка, так как большая масса «Кьюриосити» не позволяла использовать прежние способы осуществления посадки. Инженеры JPL разработали специальную технику вхождения/спуска/посадки, заключительным этапом которой было использование «небесного крана», который мягко опустил «Кьюриосити» на поверхность. Команда НАСА хотела обеспечить трансляцию этого волнующего события для энтузиастов по всему миру, ежеминутно освещая подробности миссии – особенно последние 7 минут, в течение которых самоходный аппарат спустился сквозь марсианскую атмосферу и осуществил посадку на Марс. Во время посадки было крайне важно обеспечить доступность, масштабируемость и производительность веб-сайта mars.jpl.nasa.gov. До работы с AWS задача по поддержке одновременного посещения веб-сайта сотнями тысяч пользователей казалась очень трудной, так как требовала развернутой сетевой инфраструктуры для потоковой передачи видео, которой у НАСА/JPL не было.

Лаборатория реактивного движения НАСА использовала возможности AWS для потоковой передачи изображений и видео о посадке «Кьюриосити». Облачные вычисления позволили JPL оперативно распределять ресурсы и с успехом использовать облако AWS для публичной трансляции впечатляющих событий с Марса. Так как сайты НАСА/JPL посещают обычные пользователи со всего мира, контент доставлялся через расположенные в разных точках планеты регионы AWS, что позволило обеспечить зрителям лучшее ощущение динамики и масштабировать ресурсы в зависимости от глобальных запросов. Принципиально новое использование Amazon Route 53 и балансировщиков Elastic Load Balancer (ELB) позволило НАСА/JPL балансировать нагрузку между регионами AWS и обеспечить доступность своего контента при любых возможных условиях. Окончательная архитектура, совместно разработанная и проверенная НАСА/JPL и Amazon Web Services, гарантирует НАСА модель развертывания, которая при оптимальных затратах отличается масштабируемостью, производительностью и способна передать невероятное зрелище посадки на другую планету. Поставив себе цель предоставить публичный доступ к данным, специалисты НАСА/JPL приготовились обслуживать трафик в сотни гигабит в секунду для сотен тысяч зрителей одновременно.

У НАСА/JPL ушло всего несколько недель на проектирование, создание, тестирование и развертывание веб-хостинга и потоковой передачи видео с использованием различных сервисов на платформе AWS. Архитектура потоковой передачи видео НАСА/JPL была разработана на базе нескольких сервисов: Adobe Flash Media Server, Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2), инстансов, обеспечивающих работу популярного кэширующего слоя nginx, Elastic Load Balancing, Amazon Route 53 для управления DNS и Amazon CloudFront для доставки контента. AWS CloudFormation автоматизирует развертывание стековой инфраструктуры для трансляции потокового видео в нескольких зонах доступности и регионах AWS.

Кроме того, инстансы Amazon EC2 под управлением Amazon Linux AMI были настроены с помощью сценариев конфигурации и метаданных инстансов Amazon EC2. Незадолго до посадки для НАСА/JPL были выделены стеки инфраструктуры AWS, каждый из которых способен обрабатывать трафик со скоростью 25 Гбит/с. При помощи сервиса Amazon CloudWatch специалисты НАСА/JPL отслеживали скачки объема трафика и выделяли дополнительные ресурсы в зависимости от потребностей регионов. Когда через несколько часов после посадки объемы трафика вернулись к нормальным показателям, специалисты НАСА/JPL одной командой освободили выделенные ресурсы с помощью сервиса AWS CloudFormation. На рисунке ниже показана схема архитектуры потоковой передачи видео.

nasa-1-arch-diagram

Рис. 1. Схема архитектуры потоковой передачи видео НАСА/JPL

Веб-сайт mars.jpl.nasa.gov основан на системе управления контентом (CMS) Railo с открытым исходным кодом, работающей на ресурсах Amazon EC2. Совместное хранилище Railo реализовано с помощью инстансов Amazon EC2, на которых работает файловая система Gluster, использующая пул томов Amazon Elastic Block Store (EBS) для стабильно высокой скорости дисковых операций ввода-вывода. Система CMS также взаимодействует с высокодоступной, развернутой в нескольких зонах доступности базой данных MySQL под управлением Amazon Relational Database Service (RDS). Несколько балансировщиков нагрузки Elastic Load Balancer распределяют трафик между серверами CMS, а для взвешенного распределения трафика между балансировщиками используется сервис Amazon Route 53. Кроме того, использовался сервис Amazon CloudFront для доставки трафика в точки присутствия по всему миру, что позволило снизить задержку для посетителей из разных стран и улучшить общую масштабируемость решения.

Боле того, для копирования последних изображений Марса в Amazon S3 в НАСА используется сервис Amazon Simple Workflow (Amazon SWF). Метаданные хранятся в базе данных Amazon SimpleDB, а сервис Amazon SWF инициирует выделение инстансов Amazon EC2 для обработки изображений при каждом сеансе передачи данных с «Кьюриосити» на Землю. На схеме ниже показана веб-архитектура сети НАСА/JPL.

nasa-2-arch-diagram

Рис. 2. Архитектура сети НАСА/JPL

Запуск веб-сайта mars.jpl.nasa.gov на платформе Amazon Web Services позволил НАСА/JPL осуществлять трансляцию по всему миру без необходимости в создании собственной инфраструктуры. Широкий набор возможностей и простота использования платформы AWS позволила НАСА/JPL всего за две-три недели построить надежную масштабируемую сетевую инфраструктуру, на что могли уйти месяцы работы.

После безопасной посадки «Кьюриосити» на Марс миссия продолжит использовать платформу Amazon Web Services для автоматизации анализа изображений с Марса, что позволит ученым освободить максимум времени для поиска потенциальных угроз или областей особого научного интереса. В результате ученые смогут передавать более длинные последовательности команд на «Кьюриосити», что позволит Mars Science Laboratory проводить больше изысканий в любой отдельно взятый сол (марсианские сутки).

Чтобы узнать больше о миссии НАСА/JPL и заняться исследованием планеты Марс, посетите сайт http://mars.jpl.nasa.gov, а в блоге НАСА можно узнать больше о том, как они используют облако AWS для создания совместимой, стандартизированной, безопасной среды при оптимальных затратах.

Подробнее о том, как платформа AWS поддерживает критически важные приложения для облачных вычислений в государственном секторе, см. на странице http://aws.amazon.com/government-education/.

Чтобы получить больше информации об использовании облака AWS в других миссиях и исследованиях НАСА/JPL, см. истории успеха клиентов Центр НАСА/JPL по исследованию и практическому изучению пустынь и Миссии НАСА/JPL: MER и CARVE.