當今的戰場環境范圍從陸地到海洋再到空中，但即使在這些不同的領域，三個關鍵設計元素也是必要的，以使戰場服務器在生命受到威脅的情況下保持運行。

首先，高性能服務器需要創新的熱管理，以便在不限制CPU的情況下實現最大的系統性能，即使在最熱的沙漠條件或狹窄的密封環境中也是如此。其次，可靠性至關重要，這使得生產線更換單元（LRU）成為早期設計階段必須考慮的關鍵因素。最后，應用程序代碼重用需要模塊化方法，以便根據安裝情況在許多不同的服務器類型中移植相同的應用程序軟件，從而節省資金。

熱量是服務器殺手

在陸地上，戰場服務器通常部署在固定建筑平臺中，例如 CONUS ［美國大陸］;在用于準固定前線后方作戰中心的帳篷或拖車中;或在移動車輛中，例如悍馬，MRAP（防雷伏擊車輛）或Strykers。但熱量是服務器的殺手，尤其是在當今的沙漠戰場上。商用溫度組件的工作溫度為0°C至70°C，當它們變得太熱時，其性能會受到影響（或導致故障）。當英特爾處理器接近其最高 100 °C 溫度時，CPU 會節流，減慢時鐘以降低工作負載和設備溫度。發生這種情況時，服務器速度會變慢，其性能會受到影響，并且在戰場條件下，速度會變慢可能會導致生命損失。

在建筑物、帳篷和拖車中，服務器通常是風冷（通過對流）機架式設備，寬 19 英寸，與其他設備堆疊在一起，例如 RAID ［獨立磁盤冗余陣列］ 驅動器、電源、以太網交換機，有時還有機架式無線電。對流服務器使用風扇和純商用溫度組件。這些設備通常與企業安裝中使用的設備相同，這些設備在空調服務器機房中工作，但在燒毀的戰場指揮所建筑物或移動作戰帳篷中則不然。在這些位置，需要大型便攜式空調來保持服務器運行而不會過熱。

當機架式服務器在沒有空調的情況下運行時，只有通過系統的高效氣流以及有效地將熱量從處理器等組件轉移到散熱器上，才能避免節流。一種有效的方法是使用兩個熱插拔風扇托盤組件，每個組件包含六個獨立控制的風扇。在每個風扇 10，000 rpm 時，整個 19 英寸機箱可提供數百 CFM ［立方英尺/分鐘］，以保持系統冷卻。要將空氣輸送到散熱器，需要一個非常大的組件（與 6U VPX 主板的整個表面一樣多）以及垂直鰭片。

另一種方法是使用一組風扇將空氣推過散熱器組件，而第二組風扇將空氣從系統的另一部分抽出，混合較冷的進氣以平衡穿過散熱器的較熱空氣。單個風扇控制可用于監控多個系統內溫度傳感器，以便調節氣流以實現最大冷卻。

在車輛中，服務器可能安裝在機架式并安裝在類似手提箱的運輸箱中，但它們越來越多地是傳導冷卻的小型 （SFF） 密封機箱，這些機箱更堅固且專為處理至強級工作負載而設計。這些系統可能需要新的冷卻技術，例如使用粘性金屬浴，處理器的接觸塊位于其中，從而從熱處理器封裝到最終風冷散熱器形成非常低的熱路徑。結果是從熱芯片到散熱器的熱量上升不到 10 度（圖 3）。這種高效的熱路徑意味著來自處理器的90%以上的熱量進入散熱器并進入氣流，這使得它可用于沒有空調的戰場上的風冷服務器。對于傳導冷卻的戰場服務器，該技術將熱量直接傳遞到盒子的安裝冷板。

圖3：散熱器可以在熱CPU和冷卻板之間保持小于10度的熱量上升。

備件可能是物流的噩夢

戰地服務器在環境之外的其他方面也有獨特的要求。一個是可靠性：對于機架式服務器，由于故障或升級而快速更換模塊的能力推動了對模塊化和熱插拔線路更換單元 （LRU） 的需求。系統的每個模塊（從電源和風扇組件到基于 VPX 的主板和驅動器組件）都必須可在幾秒鐘內更換。這是典型的商用現貨 （COTS） 1U 或 2U 服務器的垮臺：如果出現故障，必須更換整個服務器。

商用機架式服務器的最大用戶之一是美國海軍，因為空調船上環境通常可以容忍商用設備。船舶囤積大量新的品牌服務器，這些服務器不斷部署為船上廣泛部署的服務器的備件。

相比之下，戰場堅固耐用的服務器帶來更高的平均故障間隔時間 （MTBF），并且可以在經歷極端高溫、潮濕、沖擊和振動的環境中運行更長時間，同時保持與商業服務器成本的競爭力。這些專用服務器的模塊化設計使系統中的任何內容都可以在戰場上、船上或空中執行偵察任務時進行交換。例如，這在潛艇中尤其重要，在潛艇中，攜帶一些替換模塊比拖運大量備用服務器要實用得多。

跨平臺重用應用程序代碼

許多大型國防承包商擁有多平臺系統，例如具有移動地圖、傳感器融合和數據庫檢索的命令模塊，該模塊將數據疊加在展開的任務場景中。該指揮系統可以駐留在安裝在裝甲車或寬體飛機上的航空運輸架（ATR）或車載底盤中，可以位于船上的風冷機架中，或者可能需要硬塞進多任務地面車輛上的SFF系統中。

相同的應用軟件必須可跨許多不同的服務器類型移植，因此客戶只需根據安裝選擇服務器的格式。這種選擇要求堅固耐用的服務器在同一處理器家族中使用容納處理器或處理器子系統的計算機模塊 （COM） 引擎（如英特爾至強 E5、至強 D 或未來的處理器類型）的代碼兼容。無論是用于 VPX 服務器刀片、SFF 傳導冷卻機箱、風冷 19 英寸機架安裝，還是夾在智能平板電腦顯示器中，引擎都是相同的。

專用戰場服務器

戰地服務器正被設計成各種要求苛刻的國防應用。其中包括前沿部署的作戰中心機動指揮所;用于半永久性戰場作戰的車載網絡基礎設施;船上系統;寬體指揮、控制、通信、計算機、情報、監視和偵察（C4ISR）和電子戰平臺;以及連接到機載和衛星通信網絡的機載指揮基礎設施。對于這些不同的領域中的每一個，模塊化的專用設計方法可確保生命受到威脅的系統的成功運行。關鍵設計考慮因素包括創新的散熱方法、確保系統可靠性的模塊化備件以及多平臺系統的應用可移植性。

審核編輯：郭婷