NASA/JPL 的火星好奇號任務案例研究

2011 年 11 月 26 日，NASA 發射好奇號，展開為期 8 個月的遠赴火星之旅。這項備受矚目的任務必須克服多項挑戰才能成功。首先，登陸就是一大挑戰，因為好奇號的質量很大，導致先前嘗試登陸都不成功。JPL 的工程師設計了一套創新的進入大氣層/降落/登陸技術，最後以「空中吊車」操縱將好奇號緩緩降至地面。NASA 希望將這趟刺激的體驗確實分享給全球的天文迷，因此準備提供即時任務詳細資訊，尤其是漫遊者在火星大氣層中降落並登陸的最後 7 分鐘。mars.jpl.nasa.gov 網站的可用性、可擴展性與效能，是登陸轉播活動的關鍵。尚未與 AWS 合作之前，支援數十萬名同時瀏覽網站的訪客是一大難題，需要可觀的 Web 與即時影片串流基礎設施，但 NASA/JPL 並不具備此種設施。

NASA 噴射推進實驗室採用 AWS 串流好奇號登陸過程中的相關影像與視訊。雲端運算使 JPL 得以迅速佈建容量，並利用 AWS 雲端將迷人的火星體驗提供給大眾。全球的一般大眾使用者都會造訪 NASA 網站，因此 NASA/JPL 透過世界各地的 AWS 區域提供內容，以強化觀眾體驗，並因應全球需求擴展。Amazon Route 53 與 Elastic Load Balancer (ELB) 的創新用法，使 NASA/JPL 得以控制各個 AWS 區域之間的負載平衡，進而確保其內容在任何可想像的狀況下都能維持可用。由 NASA/JPL 與 Amazon Web Services 共同開發並審核的最終架構，可保證 NASA 的部署模型能以經濟實惠的方式擴展、運作並確實提供登陸另一顆行星的驚人體驗。NASA/JPL 將資料傳播給大眾的目標堅定不移，因此他們已經準備好處理數十萬名同時瀏覽的觀眾每秒數百 GB 的流量。

NASA/JPL 在短短數週之內就成功設計、建立、測試並部署 Web 託管，以及使用各種 AWS 服務建立的即時影片串流解決方案。NASA/JPL 的即時影片串流架構研發過程中，結合了 Adobe Flash Media Server、執行熱門快取層 nginx 的 Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) 執行個體、Elastic Load Balancing、用於 DNS 管理的 Amazon Route 53，以及用於內容交付的 Amazon CloudFront。AWS CloudFormation 可在多個 AWS 可用區域 (AZ) 及區域自動部署即時影片串流基礎設施堆疊。

此外，執行 Amazon Linux AMI 的 Amazon EC2 執行個體，是透過組態指令碼與 Amazon EC2 執行個體中繼資料進行設定。登陸前不久，NASA/JPL 佈建了 AWS 基礎設施的堆疊，每一個堆疊都能處理 25 Gbps 的流量。NASA/JPL 使用 Amazon CloudWatch 來監控流量峰值，並根據區域需求佈建額外容量。登陸完成，流量恢復正常程度之後，NASA/JPL 使用 AWS CloudFormation，一個命令就能解除資源的佈建。

mars.jpl.nasa.gov 網站以開放原始碼內容管理系統 (CMS) Railo 為基礎，在 Amazon EC2 上執行。Railo 的共用儲存由 Amazon EC2 執行個體提供，在 Amazon Elastic Block Store (EBS) 磁碟區集區上執行 Gluster，以實現一致的高效能磁碟 I/O。CMS 還與由 Amazon Relational Database Service (RDS) 管理的高可用的異地同步備份 MySQL 資料庫互動。多個 Elastic Load Balancer 會透過 Amazon Route 53 將流量分散到各個 CMS 伺服器，以便在各 ELB 之間依照權重分發流量。這套系統也使用 Amazon CloudFront 將流量分散至世界各地的網路連接點，進而減少各國訪客遭遇的延遲，並提升解決方案的整體可擴展性。

不只如此，NASA 還利用 Amazon Simple Workflow Service (Amazon SWF) 將最新的火星影像複製到 Amazon S3。中繼資料會存放在 Amazon SimpleDB 中，且每次好奇號傳回的資料轉送回地球時，Amazon SWF 都會觸發佈建 Amazon EC2 執行個體以處理影像。下圖顯示 NASA/JPL 的 Web 架構。