计算基础设施培训课程（选修）-中科信软培训中心

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计算基础设施培训课程（选修）

本课程体系围绕“计算基础设施”类别定义，将核心课程拓展为以下六大专题课程，供学员根据技术方向和职业需求自主选修。

专题一：服务器架构与硬件选型

项目	内容
课程名称	服务器架构与硬件选型实战
培训对象	系统管理员、硬件工程师、数据中心运维人员、IT基础设施规划者
培训目标	使学员掌握服务器硬件架构、组件选型、性能评估方法，能够根据业务需求合理选择和配置服务器硬件，为上层计算平台提供稳定高效的硬件基础。
培训内容	• 服务器硬件架构：CPU/内存/主板/芯片组架构、北桥/南桥设计、总线系统（PCIe/DMI/QPI） • CPU选型：Intel/AMD/ARM架构对比、核心数/线程数/频率/缓存选择、功耗与散热考量 • 内存技术：DDR4/DDR5内存特性、内存通道配置、ECC内存、内存容量规划 • 存储接口：SATA/SAS/NVMe协议对比、HDD/SSD选型、RAID级别与硬件RAID卡 • 网络接口：千兆/万兆/25G/100G网卡选型、网卡卸载功能、智能网卡（SmartNIC） • GPU加速卡：NVIDIA/AMD GPU选型、GPU显存/核心数/功耗、GPU服务器配置 • FPGA与ASIC：FPGA加速原理、FPGA选型、ASIC在特定场景的应用 • 服务器形态：机架式/刀片式/塔式服务器对比、高密度服务器、多节点服务器 • 电源与散热：电源冗余（1+1/2+2）、电源效率（80Plus认证）、风冷/液冷方案 • 服务器管理：BMC/IPMI/iDRAC/ILO带外管理、Redfish协议、硬件监控指标 • 服务器基准测试：SPEC CPU/SPECpower、TPC、Stream内存带宽测试 • 服务器采购与验收：厂商评估、配置清单审核、压力测试、稳定性验证

专题二：虚拟化技术（VMware/KVM/Hyper-V）

项目	内容
课程名称	虚拟化技术深度实践
培训对象	虚拟化工程师、系统管理员、云计算工程师、数据中心运维人员
培训目标	使学员掌握主流虚拟化平台（VMware vSphere、KVM、Hyper-V）的核心技术与运维方法，能够独立完成虚拟化环境搭建、虚拟机管理、资源调度和高可用配置。
培训内容	• 虚拟化技术原理：Hypervisor类型（Type1/Type2）、CPU虚拟化（VT-x/AMD-V）、内存虚拟化（EPT/NPT）、I/O虚拟化（VT-d/SR-IOV） • VMware vSphere架构：ESXi安装配置、vCenter Server部署、数据中心组织 • VMware虚拟机管理：虚拟机创建、模板与克隆、快照技术、vMotion在线迁移 • VMware资源调度：DRS动态资源调度、DPM节能管理、资源池与份额配置 • VMware高可用：HA高可用集群、FT容错技术、vSAN存储集成 • KVM虚拟化基础：KVM模块加载、libvirt管理、virsh命令行工具、virt-manager图形界面 • KVM高级特性：嵌套虚拟化、PCI直通、SR-IOV、热迁移（静态/动态） • KVM存储管理：存储池（目录/LVM/文件系统）、存储卷、磁盘格式（qcow2/raw） • Hyper-V平台：Windows Server Hyper-V角色、Hyper-V Manager、PowerShell管理 • Hyper-V高级特性：SCVMM管理、实时迁移、存储迁移、Hyper-V副本 • 虚拟化网络：虚拟交换机（vSwitch/OVS）、VLAN配置、网络虚拟化基础 • 虚拟化性能优化：CPU优化、内存过量分配、磁盘I/O优化、NUMA亲和性配置

专题三：容器化技术（Docker/Containerd）

项目	内容
课程名称	容器化技术从入门到精通
培训对象	开发人员、运维工程师、DevOps工程师、云原生应用开发者
培训目标	使学员掌握容器化核心技术和最佳实践，能够独立完成容器镜像构建、容器运行管理、网络与存储配置，具备将应用容器化改造的能力。
培训内容	• 容器技术原理：命名空间（Namespace）、控制组（CGroup）、联合文件系统（UnionFS）、容器与虚拟机对比 • Docker架构：Docker引擎（dockerd）、客户端（docker CLI）、镜像仓库（Registry） • Docker安装配置：Linux/Windows/macOS平台安装、Docker守护进程配置、镜像加速器设置 • 镜像管理：镜像分层原理、镜像仓库操作（pull/push/search）、镜像标签与版本管理 • Dockerfile编写：FROM/RUN/COPY/CMD/ENTRYPOINT指令详解、多阶段构建、镜像优化 • 容器生命周期：创建（create）、启动（start）、停止（stop）、删除（rm）、日志查看（logs） • 容器网络：桥接模式（bridge）、主机模式（host）、无网络模式（none）、自定义网络 • 容器存储：数据卷（volume）、绑定挂载（bind mount）、临时文件系统（tmpfs） • 多容器应用编排：Docker Compose安装、YAML文件编写、服务依赖与扩展 • 容器监控与日志：docker stats、cAdvisor、容器日志驱动、ELK集成 • 容器安全：镜像安全扫描、非root运行、资源限制（内存/CPU）、特权模式风险 • Containerd进阶：Containerd架构（ctr/nerdctl）、与Docker关系、CRI接口、生产环境选型

专题四：容器编排（Kubernetes）

项目	内容
课程名称	Kubernetes容器编排实战
培训对象	DevOps工程师、平台工程师、云原生架构师、Kubernetes运维人员
培训目标	使学员掌握Kubernetes核心概念与生产级运维技能，能够独立完成Kubernetes集群搭建、应用部署、服务治理、监控日志配置和故障排查。
培训内容	• Kubernetes架构：控制平面组件（API Server/etcd/Scheduler/Controller Manager）、工作节点组件（kubelet/kube-proxy/容器运行时） • 核心资源对象：Pod、ReplicaSet、Deployment、Service、Namespace、ConfigMap、Secret • 集群搭建：kubeadm部署、二进制部署、云厂商托管集群（EKS/AKS/GKE）、高可用配置 • Pod设计：多容器Pod、Init容器、Sidecar模式、Pod生命周期、健康检查（liveness/readiness） • 工作负载管理：Deployment滚动更新/回滚、StatefulSet有状态应用、DaemonSet节点代理 • 服务发现与负载均衡：Service类型（ClusterIP/NodePort/LoadBalancer）、Ingress控制器、Headless Service • 配置管理：ConfigMap创建与使用、Secret安全存储、环境变量注入、Volume挂载 • 存储编排：EmptyDir、HostPath、PV/PVC动态供应、StorageClass、CSI接口 • 调度策略：节点选择器（nodeSelector）、亲和性（affinity）、污点（taint）与容忍（toleration） • 安全与权限：RBAC授权模型、ServiceAccount、PodSecurityPolicy（PSP）、网络策略（NetworkPolicy） • 监控与日志：Prometheus Operator、Grafana仪表盘、EFK/PLG日志栈集成 • 生产运维：集群升级、备份恢复、资源配额（ResourceQuota）、HPA自动伸缩

专题五：异构计算技术（GPU/FPGA）

项目	内容
课程名称	异构计算与硬件加速技术
培训对象	AI工程师、高性能计算工程师、芯片软件工程师、数据中心架构师
培训目标	使学员掌握GPU、FPGA等异构计算技术原理与应用方法，能够进行异构计算环境搭建、性能优化和资源调度，满足AI训练、科学计算等高性能场景需求。
培训内容	• 异构计算概述：异构计算概念、CPU/GPU/FPGA/ASIC架构对比、应用场景分析 • GPU架构深度：NVIDIA GPU架构演进（Pascal/Volta/Turing/Ampere/Hopper）、SM单元、CUDA核心、Tensor Core、RT Core • GPU驱动与容器化：NVIDIA驱动安装、CUDA Toolkit配置、NVIDIA Container Toolkit（nvidia-docker） • Kubernetes GPU调度：Device Plugin机制、GPU共享与隔离、MIG（多实例GPU）技术 • GPU监控与优化：DCGM监控工具、GPU性能分析（Nsight Systems）、显存与计算优化 • AI训练平台：分布式训练框架（Horovod/DeepSpeed）、RDMA网络、GPU集群调度 • FPGA基础：FPGA架构（LUT/FF/DSP/BRAM）、开发流程（RTL/HLS/OpenCL） • FPGA云实例：AWS F1、阿里云FaaS、华为云FPGA加速器、镜像打包 • FPGA在数据中心的应用：加速计算、网络卸载、存储加速、AI推理 • 异构编程模型：OpenCL、SYCL、OneAPI、多厂商统一编程框架 • 异构计算选型：CPU vs GPU vs FPGA vs ASIC选型决策、成本效益分析 • 异构计算趋势：DPU/IPU智能网卡、CXL内存池化、算力卸载技术

专题六：边缘计算节点技术

项目	内容
课程名称	边缘计算节点架构与部署
培训对象	边缘计算工程师、物联网架构师、CDN运维人员、5G应用开发者
培训目标	使学员掌握边缘计算的核心概念、节点架构和部署方法，能够独立完成边缘节点硬件选型、软件配置、云边协同设计和应用部署。
培训内容	• 边缘计算概述：边缘计算定义、与云计算关系、边缘计算价值、典型应用场景 • 边缘节点硬件：工业网关、边缘服务器、边缘AI盒子、嵌入式边缘设备选型 • 边缘操作系统：Linux嵌入式、边缘OS（EdgeX Foundry）、容器化运行时（K3s/KubeEdge） • 边缘框架：EdgeX Foundry微服务架构、设备服务、核心服务、支持服务 • 轻量级Kubernetes：K3s架构、安装部署、资源优化、边缘节点适配 • KubeEdge架构：云边协同设计、EdgeCore组件、设备管理CRD、边缘自治 • 边缘数据处理：数据采集、协议转换、数据过滤、本地聚合、断点续传 • 边缘规则引擎：本地规则配置、条件判断、动作触发、实时响应 • 云边协同：设备状态同步、模型下发、配置更新、数据上传策略 • 边边协同：多边缘节点协同、负载均衡、分布式计算框架 • 边缘AI应用：模型轻量化（TensorFlow Lite/ONNX）、边缘推理、模型增量更新 • 边缘安全：设备身份认证、通信加密、安全启动、物理防护

学习路径建议

学员类型	建议选修专题	学习目标
基础设施入门者	专题一 → 专题二	掌握服务器硬件和虚拟化基础
虚拟化工程师	专题二 → 专题四	从虚拟化向容器化演进
开发人员	专题三 → 专题四	掌握容器化应用开发和部署
DevOps工程师	专题三 → 专题四 → 专题五	构建完整云原生技术栈
AI工程师	专题五 + 专题三	掌握GPU加速和容器化部署
边缘计算工程师	专题六 + 专题三	掌握边缘节点部署技术
数据中心架构师	全六专题	建立完整计算基础设施视野

六大专题一览表

专题	课程名称	难度	先修要求	核心价值
一	服务器架构与硬件选型实战	⭐⭐☆	计算机基础	掌握硬件选型与评估
二	虚拟化技术深度实践	⭐⭐⭐	专题一	掌握主流虚拟化平台
三	容器化技术从入门到精通	⭐⭐☆	Linux基础	掌握容器化核心技术
四	Kubernetes容器编排实战	⭐⭐⭐⭐	专题三	掌握生产级容器编排
五	异构计算与硬件加速技术	⭐⭐⭐⭐	专题一、四	掌握GPU/FPGA加速
六	边缘计算节点架构与部署	⭐⭐⭐	专题三、四	掌握边缘计算技术

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