English 
German 
Um die strengen ESA Performance- und Latenzanforderungen zu erfüllen, modernisierte Capgemini die Sentinel-2B-Verarbeitungsumgebung und lieferte als Implementierungspartner für missionskritische Infrastruktur einen dedizierten Proxmox VE und Ceph Bare-Metal-Cluster.
Als die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ihre kritische Infrastruktur für die Datenverarbeitung des Copernicus-Satelliten Sentinel-2B migrieren musste, stand außergewöhnlich viel auf dem Spiel. Dank Capgemini profitieren die Workloads der Erdbeobachtung zur Unterstützung des Copernicus-Programms von einer Virtualisierungsplattform, die eine konsistente und verlässliche Performance ohne Ausfallzeiten ermöglicht.
Von der Legacy-Cloud zur dedizierten Infrastruktur
Die ursprüngliche Infrastruktur, die auf veralteten Cloud-Plattformen gehostet wurde, konnte die strengen Anforderungen des Copernicus Sentinel-2B-Produktionsbetriebs nicht erfüllen. Während der Migration zu einem neuen Cloud-Anbieter stellte Capgemini fest, dass der verwaltete Kubernetes-Dienst aufgrund strenger Konnektivitäts- und Netzwerk-Latenzbeschränkungen ungeeignet war. Anstatt die Einschränkungen von Cloud-Managed-Services zu akzeptieren, entschied sich Capgemini für einen anderen Ansatz: eine maßgeschneiderte Plattform auf Basis dedizierter Bare-Metal-Server mit Proxmox VE als Hypervisor-Grundlage. Das Fazit von Capgemini war klar: Nur eine dedizierte Infrastruktur konnte die für missionskritische Erdbeobachtungs-Workloads erforderlichen Konnektivitäts-, Latenz- und Performance-Merkmale konsistent bereitstellen.
Performance-Spezifikationen: Keine Kompromisse
Die von der ESA geforderten Infrastrukturspezifikationen spiegeln die missionskritische Natur des Betriebs von Copernicus Sentinel-2B wider. Für die interne Netzwerkkonnektivität war ein minimaler dauerhafter Durchsatz von 7 Gbit/s erforderlich, der auf 25 Gbit/s skalierbar sein musste, um anspruchsvolle Workloads zu bewältigen. Für die externe API-Anbindung musste eine durchschnittliche Download-Geschwindigkeit von 1 Gbit/s mit Spitzenwerten von bis zu 2 Gbit/s gewährleistet werden.
Das Storage-Subsystem musste 88 TB Bruttokapazität liefern, sowie 12 TB hochperformanten lokalen NVMe-Speicher, der 430.000 IOPS für Random-Read-Operationen erreichen konnte. Diese Spezifikationen waren keine ehrgeizigen Zielvorgaben, sondern strenge operative Anforderungen. Das Verfehlen auch nur einer dieser Kriterien hätte die Datenqualität beeinträchtigt und eine Gefährdung der Aktualität der an europäische Stakeholder gelieferten Erdbeobachtungsprodukte zur Folge.
Die Wirtschaftlichkeit von Enterprise-Virtualisierung
Bei der Auswahl der Plattform spielten neben der Performance noch viele weitere Faktoren eine Rolle. Zwar bieten die konkurrierenden Lösungen ausgefeilte Funktionen, doch ihre Lizenzmodelle stellten bei einem Einsatz auf 40 Hypervisor-Nodes eine erhebliche finanzielle Hürde dar. Die Gesamtbetriebskosten wurden zum entscheidenden Faktor.
„Proxmox VE hat die Wirtschaftlichkeit unserer Infrastrukturinvestitionen grundlegend verändert“, so die technische Leitung von Capgemini. „Das transparente Subskriptions-Modell und das Fehlen von Lizenzbeschränkungen pro Node ermöglichten es uns, Kapital für Performance-Optimierungen statt für Softwarelizenzen bereitzustellen. Dieser strategische Vorteil erwies sich als entscheidend.“
Eine hyperkonvergente Architektur für Produktions-Workloads
Bei der Implementierung wurden 40 Proxmox VE-Nodes in einer hyperkonvergenten Architektur bereitgestellt, welche über eine 50-Gbit/s-Hochleistungs-Netzwerk-Fabric miteinander verbunden sind. Diese Topologie eliminiert Single Points of Failure und bietet gleichzeitig die erforderliche Elastizität, die für schwankende Workload-Anforderungen bei der Datenverarbeitung von Copernicus erforderlich ist.
Die Storage-Basis nutzt das in Proxmox VE integrierte, verteilte Speichersystem Ceph und bietet 115 TB nutzbare Bruttokapazität mit bewährten Leistungsmerkmalen: 7.100 Schreib-IOPS, 17.590 Lese-IOPS sowie eine Bandbreite von 3,87 GBps beim Schreiben und 8,89 GBps beim Lesen. Diese Kennzahlen sind nicht theoretisch, sondern wurden durch intensive Produktions-Workloads bei der Verarbeitung kontinuierlicher Satellitendatenströme validiert.
Ein konsequenter, schrittweiser Migrationsprozess
Der Erfolg erforderte eine disziplinierte Umsetzung in sieben einzelnen Phasen:
- Erste Analyse und Planung
- Einrichtung des Proxmox-Labs und Validierungstests
- Implementierung des Pre-Production-Clusters
- Vorbereitung der Datenbank- und Storage-Architektur
- Netzwerkintegration
- Umfassende Performance- und Zuverlässigkeitstests
- Abschließende Inbetriebnahme in der Produktivumgebung
Die Validierungsphase vor der Inbetriebnahme erwies sich als besonders kritisch. Das Team implementierte Kubernetes-Cluster in der neuen Umgebung, migrierte zentrale Anwendungskomponenten und führte umfassende Backup-, Recovery- und Failover-Prozesse durch. Erst nachdem die Einhaltung aller Service-Level-KPIs gewährleistet war, wurden die Workloads auf die Produktionsinfrastruktur übertragen.
Schutz auf Enterprise-Niveau
Die gesamte Infrastruktur wird über 2 Proxmox Backup Server gesichert und wiederherstellbar. Durch effiziente inkrementelle Backups, Deduplizierung, Verschlüsselung und zentralisierte Planung kann ein persistenter Zustand der VMs gewährleistet werden. Die Möglichkeit einer schnellen, granularen Wiederherstellung erweist sich als besonders wertvoll für ein unternehmenskritisches System, das mit unersetzlichen Erdbeobachtungsdaten arbeitet.
Ausblick
Mit Proxmox VE betreibt die ESA ihre Datenverarbeitungsinfrastruktur des Sentinel-2B-Satelliten heute zuverlässig und kostengünstig. Die Open-Source-Basis in Verbindung mit robusten Funktionen und transparenten Kosten bietet weiterhin die Performance und Ausfallsicherheit, die für die weltraumgestützte Erdbeobachtung unverzichtbar sind.
Raffaele Stefanile
Principal Consultant and Head of Platform Engineering
Über die Europäische Weltraumorganisation
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ist Europas Tor zum Weltraum. Ihre Mission ist es, die Entwicklung der europäischen Raumfahrtkapazitäten zu gestalten und sicherzustellen, dass Investitionen in die Raumfahrt auch in Zukunft der Bevölkerung Europas und der Welt zugutekommen. Mehr Details: https://www.esa.int
Über Capgemini
Capgemini ist globaler Partner für die Transformation von Unternehmen und Technologien auf Basis künstlicher Intelligenz, der greifbaren wirtschaftlichen Mehrwert schafft. Capgemini gestaltet die Zukunft von Unternehmen und setzt sie mit KI, Technologie und Menschen um. Mit einer fast 60-jährigen Tradition ist Capgemini eine verantwortungsbewusste und vielfältige Gruppe von 420.000 Teammitgliedern in mehr als 50 Ländern. Das Unternehmen bietet End-to-End-Services und -Lösungen auf Basis tiefgreifender Branchenexpertise und eines starken Partner-Ökosystems und nutzt dabei Kompetenzen in den Bereichen Strategie, Technologie, Design, Engineering und Geschäftsbetrieb. Die Gruppe erzielte 2024 einen weltweiten Umsatz von 22,1 Milliarden Euro. Mehr Details: https://www.capgemini.com