I rymden måste hårdvaran krascha på ett säkert sätt

Rymden ställer särskilda krav på en hårdvara, och lösningarna har tidigare utgjorts av specialutvecklad hårdvara. Nu letar Ben Bennet, HPE Director HPC Strategic Programs Hybrid IT Group, efter lösningar i standardhårdvara.

HPE samarbetar med NASA kring projektet Spaceborne, som testar COTS-hårdvara i rymden. De hoppas ta reda på om standardservrar går att använda i rymden, till exempel på en resa till Mars. Vi diskuterar med Ben Bennett kring vad det här kan innebära.

Eftersom standardhårdvara aldrig har använts i rymden kan det här innebära en potentiell revolution, påpekar Bennett. Hårdvara för rymden har alltid varit specialbyggd, fram tills nu. Tanken har varit att de här maskinerna måste vara mycket mer tillförlitliga och tåliga än hårdvaran på jorden, eftersom man inte kan riskera att något går fel i rymden. Därför skickas bara de mest driftsäkra och robusta maskinerna ut i rymden. Men det innebär per automatik mycket tung och dyr hårdvara. Dessutom är enheterna i stort sett antika redan när de tas i bruk, eftersom det har tagit så lång tid att utveckla dem och det inte går att lägga till något nytt i den här typen av långsiktiga projekt.

Men Bennett håller inte med om att hårdvaran absolut inte får innehålla några fel.

– All hårdvara innehåller fel. Det finns ingen hårdvara som inte gör det, säger han bestämt.

– Allt kraschar då och då. Men det är inte hela världen, bara det sker på ett säkert sätt. Och det är precis det Bennett vill fokusera på: hårdvara som kraschar säkert. Hans utgångspunkt är att det inte är hårdvaran man bör fokusera på, den kan vara standardmässig, utan i stället mjukvaran. Han förespråkar mjukvarudefinierade system, som redan styr hårdvaran i datacenter på jorden.

Tester på ISS

För att testa de här idéerna har två standardservrar från HPE befunnit sig ombord på den internationella rymdstationen ISS sedan augusti 2017.

– Vi valde just de här servrarna helt slumpmässigt utifrån vad vi hade på lager just då. Vi tog fyra servrar, skickade ut två i rymden och lät två vara kvar på jorden, berättar Bennett. Servrarna har varit online på ISS sedan september 2017. När vi pratar med Bennett sitter han framför en panel som visar realtidsinformation som servrarna skickar tillbaka till jorden.

Servrarna är för närvarande de mest kraftfulla datorerna på ISS. Rymdstationen kom i omlopp 1991 och har fortfarande system som är lika gamla. Men Bennett försäkrar att det här bara är ett vetenskapligt test. I november kommer servrarna att skickas tillbaka för att analyseras, och man kommer att undersöka hur de har påverkats av tiden i rymden, till exempel genom solstrålningen. Bennett förklarar att föremål i rymden åldras snabbare än på jorden. Det har försök med tvillingar visat när man har skickat ut en tvilling i rymden och låtit den andra stanna kvar på jorden. Efter att man har analyserat hur servrarna påverkas kommer beslut att fattas kring om något behöver justeras.

Fördelar med standardservrar

Enligt Bennett är det en bra idé att använda standardservrar av flera olika skäl. Till att börja med är det mycket billigt i jämförelse med specialutformad hårdvara.

– Det handlar om att vara så ekonomisk som möjligt, säger han. Standardhårdvara kostar bara en bråkdel så mycket. Det innebär hundratusentals dollar i stället för miljontals dollar. I rymden måste man dessutom hushålla med utrymmet.

– I ett rymdskepp har man ingen särskild plats för servrar, så som på ett datacenter. Det finns ett litet avlägset hörn någonstans där allt på något sätt måste få plats. Det ser helt annorlunda ut än på jorden.

Men Bennett tycker att samma förutsättningar borde gälla för hårdvara som för astronauter.

– Jag brukar alltid säga att min längd är den enda anledningen till att jag inte blev astronaut. Men det stämmer så klart inte. Jag är för gammal och väger för mycket för att resa ut i rymden. Samma sak borde gälla för en server. Det tog tre år av utveckling innan man kunde ta hårdvara i bruk. Standardhårdvara köper man tre månader i förväg, vilket självklart innebär att man får bättre och nyare utrustning till ett bättre pris.

Resan till Mars

Enligt Bennett blir det här egentligen viktigt först när bemannade rymdskepp reser längre bort från jorden, till exempel till Mars. Det går fortfarande att styra de flesta datorerna på ISS från jorden, men en bemannad resa till Mars, vilket Bennett tror blir möjligt inom de närmaste femton åren, skulle ändra allt. På en sådan resa är mjukvarudefinierade system och automatisk styrning avgörande. Han anser att vi fick en förhandstitt på detta under månlandningen, i och med den välkända ”Error 1202”-incidenten. När astronauterna landade på månen fick de en felkod som de inte förstod. Armstrong frågade Houston: ”Det står 1202, vad är det? Hjälp oss att tolka programfelet 1202.” Lösningen visade sig vara mycket enkel, men eftersom astronauterna aldrig hade stött på 1202 under utbildningen var de tvungna att be Houston om hjälp.

Läs också: 2024 landar astronauter på månen igen – tack vare den här superdatorn

– Om något sådant skulle hända under landningen på Mars kommer astronauterna att ha varit döda i runt 24 minuter innan meddelandet når jorden, förklarar Bennett för att förtydliga innebörden.

Räkna inte med hjälp

På resan till Mars går det alltså inte att räkna med hjälp från jorden.

– Dessutom ska man kanske inte ha för stora förhoppningar på den tillgängliga bandbredden, fortsätter Bennett.

– Det innebär att man måste bearbeta all data på plats och styra alla processer ombord. Att skicka ett rymdskepp till Mars är i sig inget extremt komplext – att beräkna flygvägen är enkelt. Det är personerna ombord som gör det komplicerat. De måste hålla sig vid liv, få mat, ha något att syssla med – och så gör de sönder saker. Enda gången som datorerna på ISS har stött på fel var till exempel när en astronaut råkade komma åt en knapp med knät.

Allt handlar om mjukvaran

För att säkerställa att systemen är felsäkrade och klarar den mänskliga faktorn anser Bennett att den här typen av incidenter, liksom fel som 1202-larmet och brister i hårdvaran, måste gå att lösa helt och hållet i mjukvaran. Det fungerar bara så länge man har tillräcklig hårdvara för fail-over.

– Åtminstone betyder det här att man inte måste ha med sig en systemadministratör till Mars. Alla som har erfarenhet av systemadministratörer avstår helst från att ha med sig en sådan på resan, fortsätter han.

För att klara alla nya krav och specifikationer i rymden utvecklar HPE:s projektteam naturligtvis särskilda projekthanteringssystem. Det sluter cirkeln då de fyller i sin tur en funktion även här på jorden, berättar Bennett.

– Vi kommer inom kort att lansera nya projekthanteringssystem för datacenter som innehåller funktionalitet som vi har utvecklat för rymden.

Högpresterande datorer räknar på ISS

Planen var från början att skicka tillbaka servrarna från Spaceborne-projektet för analys i november förra året, men man har skjutit på detta. Själva testet har förlängts och från och med november har servrarna gjorts tillgängliga för astronauterna. En utveckling som är mer än välkommen på ISS, eftersom tidigare var man tvungna att göra många av beräkningarna på jorden. De enorma datauppsättningarna förbrukar en stor del av bandbredden tillbaka till jorden. Genom att använda högpresterande datorer i rymden kan astronauterna i rymden hålla bandbredden öppen för nödlägen. Det innebär att Spaceborne redan nu används på samma sätt som datorerna kommer att behöva fungera på en resa till Mars.