Сервер в облаках: готовимся к запуску +25


В посте про регату мы обмолвились, что в августе всех хабражителей ждет конкурс с призами. Пришло время сорвать покровы завесу секретности. Как-то нам пришла мысль, что фразу «сервер в облаках» можно понять буквально. А давайте действительно запустим в небо работающий сервер, который можно будет попинговать! Сначала идея выглядела безумной, но покрутив её так и эдак, обсудив на все лады, мы всё же придумали способ отправить сервер навстречу птицам. Уже в конце августа состоится эпохальный запуск, а пока что мы отрабатываем аппаратную часть проекта. Подробности под катом.


  1. Сервер будет на базе Raspberry Pi 3

    Было бы интересно поднять в воздух одноюнитовый сервер, однако его вес + вес UPS… Для всего этого нужна была бы немалая подъемная сила. Да и зачем, если на базе компактной Raspberry Pi 3 можно развернуть вполне приличный сервер, вычислительной мощностью в несколько сот раз бОльшей, чем та машина, на которой развлекался в 1991-м году Тим Бернерс-Ли.
  2. Сервер запустим на воздушном шаре

    У нас были идеи поднять сервер на гелиевом зонде, но тогда сервер пинговался бы недолго, прежде чем шар лопнет на большой высоте в разреженной атмосфере и вся конструкция упадёт на землю. Хотелось расширить «окно» эфирного времени до полутора часов. И тогда решили использовать воздушный шар. Длительность полета — два часа. Кроме того, полет хоть и не совсем управляемый, однако в корзине может быть наш инженер, который сможет в случае неисправности оперативно, прямо на месте «включить и выключить».
  3. В качестве транспортной сети воспользуемся сотовой связью

    Современные WiFi-антенны могут «пробить» довольно большие расстояния, однако для этого пришлось бы строить комплекс связи, мало чем уступающий по своим параметрам военной радиолокационной станции. И ради 1,5-2 часов связи строить такую систему не имеет смысла, ведь на высоте полёта воздушного шара сотовая связь должна работать устойчиво.

После формулирования этих «постулатов», проект перестал казаться неосуществимым, и вскоре мы принялись работать сразу по всем трем направлениям.

В первую очередь обратились за помощью к ребятам из nearspace.ru, съевшим собаку на запусках в воздух всяких железяк (с последующим поиском и спасением).

Затем достали Raspberry Pi 3, валяющуюся в тумбочке нашего админа, и начали ее настраивать.


Подключили камеру:


И протестировали её на нашем «Семёне»:


Семен очень удобен в качестве модели и помощника — не просит еды, не отвлекается на телефон, всегда в отличном настроении и с широкой улыбкой во весь шлем. Конечно, такой скафандр нам для полёта не понадобится, но атмосферу в офисе создает правильную.

Схема проекта вырисовывается следующая:


Powerbank используется для наземного тестирования, для запуска нужно что-то понадёжнее.

Самая, пожалуй, интересная железка — это плата для получения данных со всех датчиков:


Ребята из nearspace.ru долго мучались с разными аналогами, а потом сами сделали бортовой компьютер, потому что надёжность имеет решающее значение, от данных телеметрии зависит судьба всего проекта. Бортовой компьютер отвечает за прием данных со всех подключенных датчиков и передает их на Raspberry Pi.

Запустили, настроили, и через каких-то пару недель программирования и приседаний с бубнами удалось получить данные телеметрии и фото Семена с широкоугольной камеры:


Данные телеметрии передаются одной строкой в таком виде:


Затем этот код преобразует строку в массив и выводит данные на сайт:

$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
	
':' => '=',
	
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);

Описание некоторых данных:

  • N:2432; — номер пакета данных, всегда увеличивается
  • T:40m39s; — время с момента включение полетного контроллера
  • MP.Stage:0; — стадия полета (0  — на земле или ниже 1км, 1 — подъем, 2 — зависание на высоте, 3 — спуск)
  • MP.Alt:54; — барометрическая высота в метрах от уровня моря — ее следует выводить
  • MP.VSpeed:0.0; — вертикальная скорость в метрах в секунду с медианным фильтром
  • MP.AvgVSpeed:0.0; — вертикальная скорость в метрах в секунду с усредняющим фильтром
  • Baro.Press:1006.49; — давление по барометру в миллибарах
  • Baro.Alt:54; — высота по барометру
  • Baro.Temp:36.99; — температура самого барометра
  • GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s; — текущие координаты
  • GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s; — координаты точки старта
  • GPS.Alt:165; — высота по GPS в метрах
  • GPS.Dst:10; — удаленность от точки старта в метрах
  • DS.Temp:[fc]=34.56; — температурный датчик на плате

Как выглядят выводимые данные:

Array 
(
       [N] => 647
       [Т] => 10m55з
       [MP_Stage] => 0
       [MP_Alt] => 49
       [MP_VSpeed) => 0.0
       [MP_AvgVSpeed] => 0.0
       [Baro Рrеss] => 1007.06
       [Baro_Alt] => 50
       [Baro_Temp] => 35.93
       [GPS_Coord] => N56d43m23s,E37d55m68s 
       [GPS_Home) => N56d43m23s,E37d55m68s 
       [Dst] => 5
       [GPS_HSpeed] => 0
       [GPS_Course] => 357
       [GPS_Time] => 11h17m40s
       [GPS_Date] => 30.07.2018
       [DS_Temp] => [fс] ЗЗ.56
       [Volt] => 5.19, 0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00 
)

А что делать, если сотовая связь «упадет»? На этот случай у нас есть вторая карточка, в модем вставляются две симки (в один слот по очереди):


Он умеет автоматом переключаться на запасной канал, если основной вдруг перестает откликаться.

А что будет, если обе сотовых сети станут недоступны?

(Мальчик из выпуска «Ералаш» №45 не зря читает «Теорию вероятностей»)

На этот случай у нас будет независимый GPS-трекер, посылающий сигнал о своем местоположении. Обратите внимание, что делает он это не через сотовую сеть, доступность которой на большом расстоянии никем на гарантирована, а через спутник.


Да, GPS-трекер несколько больше чем тот, который вживляли под кожу Джеймсу Бонду. Поскольку наш конкурс зависит от координат летящего сервера, эта часть получаемых с борта данных будет самой важной. Но об этом мы расскажем уже в следующем посте. Совсем скоро, следите за нашим блогом!

Вы можете помочь и перевести немного средств на развитие сайта

Теги:



Комментарии (19):

  1. Alabastr
    /#19003601 / +1

    А почему бы не использовать gps внутри ltAP?

    • ru_vds
      /#19004021 / +1

      Проще разбирать пакет данных с одной железки, т.к. у нас там, как вы могли заметить, кроме координат еще куча данных

  2. x893
    /#19003705

    Как то всё разношерстно и неоптимально по потреблению тока.
    Напомнило песню — Я его слепила из того, что было.

    • ru_vds
      /#19004029 / +1

      Если бы это было решение, рассчитанное на 12 лет беспрерывной работы, с подзарядкой от солнечных батарей, то да, конечно же имело смысл озаботиться правильным распределением питания. А для двухчасового полета смысла тратить на это дополнительные ресурсы нет. У нас все же основная работа — поддерживать работоспособность наших серверов (за которые клиенты платят деньги), а этот проект скорее хобби ))

  3. proton17
    /#19003965

    А что за модемчик? Вопрос оффтопом, может кто порекомендует надежный 3G|LTE модем для дачи с Ethernet? Работа 24/7 от -20 до +30?

    • Wexter
      /#19004775

      MikroTik wAP LTE kit, или SXT LTE kit, или LtAP mini LTE kit

      • proton17
        /#19005341

        Вот посматриваю на первый, уличного исполнения не надо, стоять будет в доме, но отопления нет, и до -20 зимой только так.

    • dMac
      /#19005065

      Радикально этот вопрос можно решить только настройкой на роутере, в который этот модем втыкается, watchdog демона, который при пропадании пинга будет перезагружать модем. И до кучи, еще ежесуточную перезагрузку самого роутера надо.

      По моему опыту, идеальных модемов не бывает. Я вот сначала поставил аж ZTE MF831, работал он сутками без единого сбоя и скорость из сети выжимал максимальную. Сгорел, зараза, через 2 недели, обидно за потраченные деньги (мимо гарантии пролетел). После этого плюнул, поставил какой-то безродный в 4 раза дешевле — скорость пониже, подвисает несколько раз в час, но пока не сгорал. Короче, нет в мире совершенства…

      • proton17
        /#19005331

        Перезагрузка это само собой, вообще модем планируется для удаленного мониторинга + видео наблюдение, а учитывая что зимой там вряд ли часто кто-то будет появляться то без перезагрузки никуда, причем чем тупее тем лучше, вплоть до механического таймера)

  4. psinetron
    /#19004047

    Так завесу с конкурсом так и не раскрыли?

    • ru_vds
      /#19004075

      Да, немного приоткрыли )) Но на следующей неделе уже все опубликуем, осталось не много, не переключайтесь!

  5. BurlakovSG
    /#19004073

    Для чего в телеметрии столько текста? Это же лишняя нагрузка на канал. Передавайте просто значения через разделитель (как это сделано например у NMEA), ведь набор значений фиксированный.

    • ru_vds
      /#19004117

      Да, вы правы, можно было бы оптимизировать. Но, вместе с этим пакетом данных у нас будет еще и фото передаваться в высоком качестве. Поэтому лишние 20 символов погоду вообще не сделают, от слова «Совсем». Кроме того, с таким пакетом проще разбираться, когда все данные подписаны. Но если бы мы запускали спутник на Марс, то там, конечно, каждый бит был бы на счету.

  6. /#19005071

    новое слово в «облачных» серверах

  7. kreo_OL
    /#19005209

    Простите, а зачем?

  8. EminH
    /#19005405

    Все равно высота ограничена мощностью вышки. Попробуйте спутниковую связь в следующий раз :)

  9. Merkat0r
    /#19006471

    Серьезно? Тонны же таких зондов уже отлетали, т.е. это новый виток моды вот щас на такое чтоли?))