Пример использования: миссия НАСА/JPL по запуску марсохода «Кьюриосити»

2014 г.

Лаборатория реактивного движения (JPL) – ключевой центр НАСА, занимающийся роботизированным исследованием космоса. JPL отправила робот на все планеты 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.

начать обучение python
CustomerReferences_QuoteMark

С помощью Amazon Web Services (AWS) НАСА/JPL получает и хранит изображения и метаданные, собранные в ходе миссий Mars Exploration Rover и Mars Science Laboratory.

Задачи

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.

Почему Amazon Web Services

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.

Веб-сайт mars.jpl.nasa.gov основан на системе управления контентом (CMS) Railo с открытым исходным кодом, работающей на ресурсах Amazon EC2. Единое хранилище для Railo предоставляют инстансы Amazon EC2 с выполнением Gluster в пуле томов Amazon Elastic Block Store (EBS) для стабильной высокой производительности операций ввода-вывода на диске. CMS также взаимодействует с высокодоступной базой данных MySQL с несколькими зонами доступности, управляемой с помощью 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 Service (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.

Преимущества

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).

Сотрудник НАСА JPL Том Содерстром объясняет, как облако помогает в поиске ответов на вопросы космоса

Схема архитектуры потоковой передачи видео НАСА/JPL

nasa-1-arch-diagram

О лаборатории реактивных двигателей NASA

Лаборатория реактивного движения (JPL) – ключевой центр НАСА, занимающийся роботизированным исследованием космоса.  


Использованные сервисы AWS

Amazon EC2

Вычислительное облако Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) – это веб‑сервис, предоставляющий безопасные масштабируемые вычислительные ресурсы в облаке. Он помогает разработчикам, упрощая проведение облачных вычислений в масштабе всего Интернета.

Подробнее »

Amazon EBS

Amazon Elastic Block Store (EBS) – это простой в использовании, высокопроизводительный сервис блочного хранилища, созданный для использования с Amazon Elastic Compute Cloud (EC2), обеспечивающий пропускную способность и интенсивность транзакций рабочих нагрузок при любом масштабе.

Подробнее »

Amazon CloudFront

Amazon CloudFront – это удобный для разработчиков сервис глобальной сети доставки контента (CDN), обеспечивающий быструю и безопасную передачу данных, видео, приложений и API клиентам по всему миру с низкими задержками и высокой скоростью.

Подробнее »

Amazon SWF

Amazon SWF позволяет разработчикам создавать, запускать и масштабировать фоновые задания с параллельными или последовательными этапами выполнения.

Подробнее »

Amazon RDS

Amazon Relational Database Service (Amazon RDS) позволяет просто настраивать, использовать и масштабировать реляционные базы данных в облаке.

Подробнее »

Amazon SimpleDB

Amazon SimpleDB – это высокодоступное хранилище данных NoSQL, которое полностью обеспечивает администрирование баз данных.

Подробнее »

AWS CloudFormation

AWS CloudFormation предоставляет универсальный язык для описания и выделения всех ресурсов инфраструктуры в облачной среде.

Подробнее »

Веб-хостинг

Amazon Web Services предлагает решения облачного веб-хостинга, обеспечивающие коммерческим, некоммерческим и государственным организациям экономичный способ доставки контента веб-сайтов и интернет-приложений.

Подробнее »


Начать работу

Ежедневно компании всех размеров и из всех отраслей радикально модернизируют свой образ ведения дел с помощью AWS. Свяжитесь с нашими специалистами и начните переход в облако AWS уже сегодня.