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1.生产环境部署

1.1 硬件选择与准备
- Pi 5 vs CM5 商用选型
  NVMe SSD 存储（SSD Kit / M.2 HAT+）
  PoE+ 供电方案
  工业级外壳与散热
1.2 操作系统优化
- Raspberry Pi OS Lite 生产裁剪
  64 位 vs 32 位性能对比
  自定义镜像构建（Pi Gen / Packer）
  read-only 文件系统（工业防数据损坏）
1.3 可靠性保障
- Watchdog 看门狗自动恢复
  UPS 不间断电源方案
  电源冗余设计
  异常自动重启与日志
1.4 24/7 稳定运行
- 被动散热 vs 主动散热
  PoE HAT+ 散热方案
  温度监控与降频策略
  长期运行最佳实践

2.工业应用

2.1 计算模块工业设计
- CM5 / CM4 核心板概览
  CM5 载板设计要点
  CM4 载板设计要点
  HAT 设计规范
2.2 工业接口
- 工业温度范围（-20°C ~ 70°C）
  DSI / CSI 显示与摄像头接口
  UART / RS232 / RS485 串口通信
  CAN 总线（MCP2515）
  工业继电器与数字 I/O 模块
2.3 HMI 人机界面
- 工业触摸屏方案
  Kiosk 模式部署
  Qt / PyQt GUI 开发
  Flutter 嵌入式 GUI
  WebView 界面方案
2.4 产线自动化
- 视觉质检（AI Camera + Hailo）
  条码 / QR 码扫描
  设备数据采集与 PLC 通信
  MES 系统对接

3.集群部署

3.1 集群构建
- Pi 集群架构概述
  多节点硬件连接
  网络拓扑（交换机 / 路由）
  集群规模规划与性能评估
3.2 Kubernetes (k3s)
- k3s 轻量级 Kubernetes 安装
  k3s Node 加入与管理
  Pod / Deployment / Service 部署
  Helm Charts 管理
  Ingress 与服务暴露
3.3 Docker / Docker Compose
- Docker 安装与配置
  Dockerfile 最佳实践（ARM64）
  Docker Compose 编排
  容器镜像构建（Buildx 多架构）
3.4 存储共享
- NFS 共享存储
  iSCSI 块存储
  Longhorn / OpenEBS 持久化存储（k3s）
  Ceph 分布式存储
3.5 集群网络
- Flannel CNI 网络插件
  Calico CNI 网络策略
  WireGuard 集群间 VPN

4.舰队管理

4.1 Balena Cloud
- Balena Cloud 平台概览
  Fleet 设备注册与分组
  容器化应用推送与更新
  Balena OS 定制与配置
  设备标签与环境变量
4.2 远程管理
- SSH 远程访问 fleet 设备
  远程日志收集与查看
  设备状态监控与告警
  OTA 固件与系统更新
4.3 自建管理方案
- Ansible 批量配置管理
  Mender OTA 更新平台
  SWUpdate / RAUC 分区更新
  tryboot A/B 分区升级机制

5.网络服务

5.1 DNS 服务
- Pi-hole 广告过滤 DNS
  AdGuard Home DNS
  dnsmasq 轻量 DNS / DHCP
  Unbound 递归 DNS 服务器
5.2 Web 服务与反向代理
- Nginx 反向代理配置
  Caddy 自动 HTTPS
  Traefik 边缘路由
  Let's Encrypt / ACME 证书
  负载均衡（多节点）
5.3 VPN 服务
- WireGuard VPN 服务器
  OpenVPN 服务器
  Tailscale Mesh VPN
  ZeroTier 虚拟局域网
5.4 Wi-Fi 与网络
- hostapd Wi-Fi 热点
  Wi-Fi 桥接与路由
  网络 bonding（多网卡聚合）
  VLAN 虚拟局域网
5.5 防火墙
- UFW 防火墙配置
  nftables 高级过滤
  iptables 规则管理
  端口转发与 NAT

6.监控与告警

6.1 Prometheus + Grafana
- Prometheus 安装与配置
  Node Exporter 系统指标采集
  Grafana 仪表盘搭建
  PromQL 查询语言
  Alertmanager 告警规则
6.2 日志收集
- rsyslog 集中式日志
  Loki 轻量日志系统
  ELK Stack（Elasticsearch + Logstash + Kibana）
  日志轮转（logrotate）
6.3 全栈监控
- Zabbix 全功能监控
  Netdata 实时性能监控
  Grafana Cloud 托管方案
  Uptime Kuma 可用性监控
6.4 通知渠道
- 邮件通知（SMTP）
  Slack / Teams / DingTalk Webhook
  Telegram / 微信通知
  PagerDuty / OpsGenie 值班轮换

7.安全加固

7.1 用户与权限管理
- 最小权限原则
  sudoers 配置
  SSH 密钥管理与轮换
  用户审计与日志
7.2 SSH 加固
- 禁用密码登录
  更改 SSH 端口
  fail2ban 防暴力破解
  SSH 双因素认证
7.3 防火墙与网络安全
- 入站 / 出站规则设计
  DMZ 区域隔离
  网络分段
7.4 系统安全
- 自动安全更新（unattended-upgrades）
  文件系统加密（LUKS）
  Secure Boot
  固件签名验证
  安全审计工具（Lynis / OpenSCAP）
7.5 安全事件响应
- 入侵检测（IDS / HIDS）
  安全日志分析
  应急响应流程

8.运维最佳实践

8.1 配置管理
- Ansible 自动化配置
  配置版本控制（Git）
  集中式配置管理方案对比
8.2 备份与恢复
- 备份策略设计（3-2-1 原则）
  系统级备份（rsync / BorgBackup）
  应用数据备份
  灾难恢复演练
8.3 系统引导管理
- EEPROM 更新与版本管理
  config.txt 与 Device Tree 管理
  tryboot A/B 分区升级
  网络启动配置
8.4 性能调优
- CPU 超频与稳定性
  GPU 内存分配优化
  SWAP 优化
  NVMe / USB 存储性能测试（fio）
  网络性能优化
8.5 文档与标准化
- 设备台账管理
  运维文档规范
  变更管理流程

9.合规与认证

9.1 产品认证
- CE 认证（欧盟）
  FCC 认证（美国）
  RoHS 环保合规
  各国认证要求汇总
9.2 产品生命周期
- 产品信息门户（PIP）文档
  生命周期时间线与 EoL 管理
  计算模块长期供货承诺
9.3 工业标准
- 参考设计资源
  IP 分级（防护等级）
  EMC 电磁兼容
  ESD 防静电

10.案例研究

10.1 智能制造
- 产线质量检测（AI Camera + Hailo NPU）
  设备状态监测与预测性维护
  AGV 搬运机器人
10.2 智慧零售
- POS 终端与收银系统
  数字标牌与 Kiosk
  客流统计与热力图
10.3 边缘网关
- 工业数据采集网关（MQTT + 云平台）
  协议转换网关（Modbus / OPC-UA）
  边缘计算节点
10.4 网络基础设施
- DNS / DHCP 网关
  VPN 网关与远程接入
  网络监控（Netflow / sFlow）
  防火墙与入侵检测
10.5 存储与数据服务
- NAS 文件服务器（SMB / NFS）
  个人云（Nextcloud）
  时间服务器（NTP / Chrony）
  Restic / BorgBackup 备份服务器
10.6 教育与科研
- 学校机房管理
  编程教学环境（Thonny / VS Code Server）
  科学数据采集（气象 / 天文）
  集群教学（k3s 学习环境）

11.新特性与未来

11.1 最新硬件
- Pi 5 16GB 版本
  Pi 500+ 键盘电脑
  AI HAT+ 2（Hailo-10H）
  Compute Module 5
11.2 软件更新
- Raspberry Pi OS Trixie
  Wayland 显示协议迁移
  Pi 5 PCIe 生态扩展
11.3 未来展望
- RP2350 双核 RISC-V + Cortex-M33
  边缘 AI 路线图
  社区生态趋势

本页目录

树莓派-高阶商用方案

Pager

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