Über die Cloud zum Mond

Wie die Part-Time Scientists die Erkundung des Mondes testen und dabei die flexible, performante ProfitBricks-Cloud einsetzen

Part-Time Scientists aus Berlin hat ein aufregendes Projekt: Mitte 2015 soll der von dem internationalen Team von mittlerweile über 100 Wissenschaftlern und Technikenthusiasten entwickelte Mondrover „Asimov“ die Mondoberfläche erkunden. Asimov ist ein Projekt des Google Lunar X PRIZE Wettbewerbs um Komponenten für eine unbemannte Mondmission.

Die Mission: Lande einen Roboter sicher auf der Mondoberfläche. Fahre mindestens 500 Meter weit und sende Bilder und Daten zu Erde.

 

Part-Time-Scientist
Wir benötigten eine flexible Serverinfrastruktur, die leicht zu verwalten ist und uns erlaubt, schnell und einfach Dienste für unser ständig wachsendes Team in der Cloud bereitzustellen. Vom Intranet über Dokumenten- und Quellcodeverwaltung bis hin zu unserem Web-Auftritt bietet uns ProfitBricks hierfür die schnellste und unkomplizierteste Lösung.
Robert Böhme, Part-Time Scientists

Situation

Die bisherigen Meilensteine des Projekts:

  • Seit dem 3. November 2013 (in Deutschland 14. November) geht es in der von Google und NSC Creative produzierten 360° Dome Show „Back to the moon for good“ gemeinsam mit den Part-Time Scientists in Planetarien weltweit auf eine spannende filmische Reise zurück zum Mond.
  • Am 30. Januar 2013 hat das Team von Part-Time Scientists bei einem Vortrag auf der Campus Party Brasil vor ca. 5.000 Zuhörern live die neue GPU-basierte Lunar Simulationsumgebung demonstriert. Unter den Gästen war auch der zweite Mann auf dem Mond, Buzz Aldrin. Diese Live-Demo fand auf einer gehosteten GPU-Workstation von ProfitBricks in der Cloud statt.
  • Das erste Konzeptmodell des Lander-Prototyps wurde Anfang Dezember 2012 auf der EuroMold vorgestellt. Im Frühjahr 2014 folgt mit der nächsten Revision des nach dem weltberühmten Schriftsteller Isaac Asimov „Isaac“ benannten Lunar Lander ein weiterer wichtiger Meilenstein auf dem Weg zum Mond.
  • Auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung im Juni 2012 präsentierte das Team Part-Time Scientists in Zusammenarbeit mit dem deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) der Öffentlichkeit den dritten und hier bereits autonom fahrenden Prototypen des Mondrovers „Asimov“.

Der zweite Punkt beschreibt eine Kernanforderung des Projekts: Damit Asimov ferngesteuert tatsächlich unfallfrei auf dem Mond unterwegs sein kann, simuliert und trainiert das Team vorab diese Fahrten ausführlich.

Hierzu muss die komplette Mondoberfläche mit allen Erhebungen, Kratern und Tälern in einem Simulationsprogramm dargestellt werden. Die Daten hierfür liefert das Rohmaterial der bisherigen bemannten und unbemannten Missionen zum Mond. Hunderte Gigabyte an hochauflösenden Kartendaten, Lasermessungen und Panoramen der Apollo-Missionen liefern hier die Grundlage für eine realistische Simulation der Mondoberfläche. Es liegt auf der Hand, dass dafür eine enorme Rechenleistung auf von überall zugänglichen Systemen notwendig ist.

Bei Part-Time Scientists hat man sich daher aus gutem Grund dafür entschieden, diese Simulation über das Internet zu steuern. So lassen sich nämlich die Simulation und der Benutzer trennen. Damit können sowohl Programme als auch die künftigen „Piloten“ von Asimov die Oberfläche des Mondes „erfahren“ und sogar komplexe, längere Missionen vorab durchspielen. Während das Betriebssystem des Rover über eine Schnittstelle (API) hier bereits den Mond erkunden kann, „erfährt“ das Team auch, wie menschliche Piloten auf Überraschungen im unwegsamen Mondterrain reagieren und mit diesen umgehen.

„Die Performance und die Flexibilität, mal eben nach einem Meeting einen neuen Server bereitstellen zu können, ist erstaunlich. Kaum redet man noch über „Eigentlich bräuchten wir noch ein Testsystem für unsere neue Physik-Engine...“ und schon kann man dem Entwickler das System an die Hand geben.“ - Robert Böhme

Hinzu kommt weiterer Ressourcenbedarf für die Entwicklung von Asimov und dessen Steuerung sowie die üblichen Systeme eines mittelständischen Unternehmens.

Part-Time Scientists entschloss sich, mit seinen Systemen in die Cloud zu gehen. Angesichts der begrenzten Dauer des Projekts bei gleichzeitig hoher Flexibilität der Ansprüche an Rechenleistung und Performance schien dies ein logischer Schritt zu sein. Allerdings stellte sich im Laufe eines Tests schnell heraus, dass die Einrichtung und Handhabung einer Public Cloud beim derzeitigen US-Marktführer zu kompliziert war.

Wir haben ein stabiles System, das wir als Wunschumgebung auf der grünen Wiese zusammenstellen konnten. Es ist sehr einfach, Komponenten wie Firewall, Server und Load Balancer zu erstellen und miteinander zu vernetzen.
Robert Böhme, Part-Time Scientists

Lösung

In dieser Situation kamen die Gründer von Part-Time Scientists am Rande eines Vortrags über die Mond-Mission beim Chaos Computer Club mit dem Gründer und CEO von ProfitBricks Achim Weiss ins Gespräch. Dabei wurde schnell klar, dass Infrastructure as a Service der neuen Generation die vielfältigen und komplexen Anforderungen des Projekts erfüllen konnte – und womöglich sogar mehr als das.

Zunächst ging man bei Part-Time Scientist nämlich davon aus, „nur“ ein Com-Ray-Projekt in der Cloud zu realisieren, das einen hohen Ressourcenbedarf für verteiltes Rechnen (distributed computing) aufruft. Nach dem Gespräch mit Weiss war man bei Part-Time Scientists von dem Gedanken begeistert, nicht nur einzelne Services, sondern ganze Server hosten und importieren zu können. Interne Dienste ebenfalls in die Cloud auszulagern war anfangs dagegen nicht vorgesehen.

Doch nach dem intensiven, kostenfreien Praxistest von ProfitBricks-IaaS entschied sich Part-Time Scientists für eine umfassende Public-Cloud-Lösung. Die grafische Benutzeroberfläche des ProfitBricks Data Center Designer (DCD) überzeugte derart, dass heute sämtliche betriebskritischen Dienste als virtuelle Infrastruktur laufen. Lediglich die sicherheitskritischsten Systeme werden darüber hinaus inhouse gespiegelt. Im virtuellen Rechenzentrum setzen Part-Time Scientists Windows (2008 R2), Linux (Debian und RHEL) und QNX Neutrino ein. Darauf laufen eine Vielzahl von Open-Source-Lösungen wie Etherpad, Wiki, Mumble, Apache, Pound etc. Applikationssysteme werden auf RHEL aufgesetzt, Webserver auf Debian. Datenbanken sind auf der Basis von mySQL und PostgreSQL realisiert.

Weil sich die virtuellen Rechenzentren frei vernetzen lassen, gelingt es sehr einfach, unterschiedliche Systeme miteinander zu verknüpfen und gleichzeitig auf unterschiedliche Sicherheitszonen aufzuteilen. Besonders schätzt Part-Time Scientists, dass Drittsysteme mit geringem Anpassungsaufwand lauffähig gemacht werden können, die in der umfangreichen Image-Bibliothek von ProfitBricks nicht vorgesehen sind. Im konkreten Fall geht es um das Echtzeit OS QNX Neutrino, mit dem Buildsysteme für das Betriebssystem per Cloud für alle Programmierer zugänglich gemacht werden.

Wir nutzen ProfitBricks, um sämtliche betriebskritische Dienste zu hosten. Eine Besonderheit: Wir können auch unser Echtzeit-Betriebssystem QNX Neutrino zum Laufen bringen. Dies ermöglicht es uns zum Beispiel, unsere Buildsysteme für den Sourcecode für alle Programmierer in der Cloud zugänglich zu machen.
Robert Böhme, Part-Time Scientists

Vorteile

Das IT-Team aus fünf Administratoren bei Part-Time Scientists managt E-Mail- und Webserver, Datenbankensysteme sowie Backups und Dienste. Durch die schnelle und einfache Provisionierung von Servern per DCD benötigen nur wenige Personen einen Zugang, die gewünschten Systeme sind dennoch innerhalb kürzester Zeit erstellt.

Part-Time Scientists nutzt sehr viele Online-Cloud-Dienste wie Dropbox, MindMeister und Evernote. Im Falle von Dropbox konnte ProfitBricks derart überzeugen, dass noch in diesem Jahr der Umstieg auf eine selbst gehostete Own-Cloud-Instanz erfolgen soll, welche zukünftig alle Daten der Mission verwaltet. Part-Time Scientists macht damit den Schritt von einer Public Cloud zu einer Personal Cloud, gehostet nach den hohen Standards des deutschen Datenschutzes in Europa. Dies ermöglicht dem Team auch die zunehmend Unternehmens-kritische Dokumentation weiter für alle wichtigen Schlüsselpersonen zentralisiert zugänglich zu halten.

In diesem Zusammenhang war ganz entscheidend, dass ProfitBricks als deutsches Unternehmen den strengen europäischen und deutschen Datenschutzrichtlinien unterliegt und die Services ausschließlich aus einem deutschen Rechenzentrum bereitstellt. In der international hart umkämpften Luft- und Raumfahrtindustrie ist es eine essenzielle Anforderung, sich optimal gegen alle Methoden des Abgreifens von Know-how abzusichern.

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