Home Lab

O termo “home lab” tem ganhado popularidade nos últimos anos, especialmente entre entusiastas da tecnologia, profissionais de TI e aqueles que desejam ter um espaço seu para experimentos, testes ou até mesmo para treinar habilidades. Muitos escolhem a virtualização de tipo 2 para configurar seu home lab, mas aqui vou discutir por que minha preferência foi criar um home lab bare-metal. Calma, vou começar explicando ambos os conceitos.

Virtualização do Tipo 2

A virtualização de tipo 2, também conhecida como “virtualização hospedada”, é quando o software de virtualização é executado sobre um sistema operacional existente. Nesse cenário, o hipervisor – o software responsável pela criação e gerenciamento de máquinas virtuais – é instalado como um aplicativo em um sistema operacional, como Windows, Linux ou MacOS.
Exemplo: Imagine que você tenha um computador com Windows e decide instalar o VMware Workstation ou o Oracle VirtualBox. Com eles, você pode criar várias máquinas virtuais que operam independentemente uma da outra, mas todas elas dependem do sistema operacional hospedeiro e do hipervisor para funcionar. O exemplo vale para quando você tem um macbook e decide instalar o VMware Fusion ou Parallels.

Virtualização Bare-Metal ou Tipo 1

Por outro lado, a virtualização bare-metal, também conhecida como virtualização de tipo 1, não requer um sistema operacional hospedeiro. Em vez disso, o hipervisor é instalado diretamente no hardware físico da máquina. Este hipervisor atua como um gerenciador direto das máquinas virtuais e interage diretamente com os componentes físicos, como CPU, memória e armazenamento.
Exemplo: O VMware vSphere/ESXi e o Microsoft Hyper-V são hipervisores de tipo 1. Ao configurar um servidor com ESXi, por exemplo, você não precisará de um sistema operacional. O ESXi seria o próprio “Sistema Operacional”, e todas as máquinas virtuais são criadas e gerenciadas diretamente por ele.

Por Que Optei Bare-Metal em Meu Home Lab?

Ao montar meu home lab, minha prioridade era obter o máximo de performance e isolamento, sem contar que eu desejava ter o meu home lab o mais próximo possível da realidade.
Performance Direta: Sem a necessidade de um sistema operacional hospedeiro intermediário, os recursos computacionais são dedicados ao hipervisor e às máquinas virtuais. Isso resulta em um melhor desempenho geral.
Isolamento Puro: Com o bare-metal, as falhas ou problemas no hipervisor não afetam um sistema operacional hospedeiro, pois ele simplesmente não existe. Isso proporciona uma camada adicional de segurança e estabilidade.
Flexibilidade: Muitos hipervisors bare-metal oferecem funcionalidades avançadas, como migração ao vivo, balanceamento de carga e recursos de alta disponibilidade, que podem ser úteis mesmo em um ambiente de home lab. 

Configuração do meu Home Lab

Pensando nisso, gostaria de explicar e mostrar como está montado meu home lab atualmente. Falo atualmente pois sempre estou fazendo upgrades, e a medida que ele for melhorando ou expandindo, eu irei atualizar esta página.
Meu Home Lab nao é composto de servidores propriamente dito de grandes marcas, como Dell, HP, IBM, etc… Na verdade sao maquinas montadas, onde o hardware foi em sua maioria importado da China, tendo em vista o preço das peças terem sido o mais acessível possível. Claro que não comprei todas as peças de uma só vez, foram compradas no decorrer do tempo e muitas vezes eu aproveitava promoções e campanhas de descontos que o AliExpress promove de tempos em tempos.

Outro ponto relevante que muitos me perguntavam, era sobre o tempo de entrega e impostos da alfandega. Bom, leva-se em torno de 25 dias para que a entrega fosse realizada em minha residência, mas nao por conta do AliExpress, que muitas vezes a importação da China até nosso país era de 1 semana. A demora mesmo era a entrega dos Correios, infelizmente é uma realidade no Brasil. Sobre os impostos, por incrível que pareça eu fui taxado apenas 1x na compra de uma motherboard com valor irrelevante de apenas R$ 103,00.
Outros produtos, que eu avaliava o preço no Brasil e as chances de taxação, eu preferi adquirir localmente mesmo, como por exemplo fonte de alimentação e gabinete.

Recursos Computacionais

Conforme podem ver no desenho acima, meu home lab consiste em um cluster de 03 hosts ESXi, 01 vCenter e 01 Domain Controller. Estou me referindo ao meu ambiente vSphere 8 padrão, certamente possuo outras maquinas virtuais, como por exemplo um servidor Veeam Backup, servidor Homebridge onde integro as câmeras de monitoramento da minha casa com a plataforma Apple Homekit (leiam aqui), um servidor Debian com o TIG Stack fazendo o monitoramento do meu ambiente, etc…

Um outro ponto que devo informar caso vocês tenham interesse em construir um lab semelhante ao meu, é que todo ele esta compatível com o VMware vSphere 8, ou seja, a infraestutura mais atual de virtualização da VMware. Abaixo, vou deixar os links de compra de cada item, caso ainda estejam disponíveis.

Abaixo segue um inventário dos meus hosts, vale ressaltar que os 03 hosts são exatamente iguais:

Produto	Descrição	Compra
Motherboard	HUANANZHI GREEN 2.49 X79	Link
CPU	Intel Xeon E5 2697 v2 2.7GHz LGA 2011	Link
Memória	RAM DDR3 32GB 1866MHz ECC	Link
Armazenamento	NVMe M2 500GB NETAC	Link
Armazenamento	HD SATA III 4 Tb (Genérico)	Link
Armazenamento	HD SATA III 1 Tb (Xray Disk)	Link
Armazenamento	HD SATA III 240 Gb (Kingston)	Link
Placa de Vídeo	GForce 8600GT 512 Mb 128 Bits	Link
Placa de Rede	Intel 82599EN SFP+ X520-DA1 10Gb PCI-e x8	Link
Placa de Rede	Intel NH82580DB Ethernet Dual Gigabit PCI-e x1	Link
Fonte de Alimentação	Pcyes Electro V2 80 Plus Bronze 650W 115V/230V	Link
Gabinete	Gamer Aigo Darkflash C285 White ARGB com 4 Fans	Link

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É crucial escolher uma fonte de alimentação com capacidade real e certificação 80 Plus para garantir confiabilidade e eficiência, evitando danos aos componentes do servidor. No meu caso escolhi fonte com a certificação 80 Plus que será capaz de apresentar essa eficiência de pelo menos 80% de sua capacidade.
Quanto ao gabinete, é crucial que vocês adquiram gabinetes com uma excelente refrigeração, tendo em vista que esses processadores juntamente com as placas pci-e dissipam muito calor, eu de fato cometi falha nesse quesito. Inicialmente comprei gabinetes torre ATX e populei eles de exaustores, porém ainda assim o calor gerado internamente era muito alto e os dissipadores não eram capaz de expulsar esse calor.
Foi então que realizei pesquisas e adquiri um gabinete que popurlamente chamam de aquário, por se assemelhar mesmo a um. É de longe um gabinete incrível, de ótima refrigeração e de um visual mais incrível ainda. Essa mudança foi recente, ainda me falta completar adquirindo mais 02 gabinetes desses.
Como disse, quem possui home lab, está sempre em constantes upgrades.

Armazenamento

Como podem ter percebido na tabela, cada host possui 04 componentes de armazenamento, sendo 01 de tecnologia NVMe M2 e 03 SSD SATA III. Isto porque escolhi utilizar a tecnologia VMware vSAN All Flash como armazenamento do meu ambiente VMware vSphere 8 e consequentemente aprender ainda mais sobre esse produto que está em constantes melhorias.
Não será possível explicar aqui do que é o VMware vSAN, pois isto é assunto para um artigo exclusivo. Entretanto abaixo deixarei apenas apenas a arquitetura que estou usando em meu home lab, as devidas explicações e tutoriais ficarão a cargo dos artigos futuros que estou preparando, onde poderei aprofundar ainda mais no assunto.

Rede

Um dos requisitos essenciais ao utilizar o VMware vSAN All Flash é a necessidade de uma rede de, no mínimo, 10 Gigabits por segundo (10Gb). Para atender a essa exigência, além de equipar os hosts com placas de rede SFP+ (conforme informei na tabela acima), também foi necessário a aquisição de um Switch TP-Link TL-ST1008F SPF+ de 08 portas dedicado para a rede vSAN, vMotion e FT.
Para essa configuração de 10Gb SFP+, também incluí DAC Cables SFP+. Para a rede de gerenciamento, estou utilizando o Switch TP-Link LS108G de 08 portas, conectado à placa de rede dual Gigabit (conforme informei na tabela acima). Atualmente, nenhum desses switches é gerenciável, mas planejo em breve realizar um upgrade nessa área. Também deixarei uma tabela de compra abaixo:

Um recurso que já adquiri, mas que ainda não está em uso em meu home lab, é o FortiGate 30E. Com este cara, vou poder simular segmentação de redes usando VLANs, criar zonas de segurança, estabelecer regras de firewall, gerenciar o tráfego, realizar análises de segurança e diagnósticos de problemas.
Outro benefício importante vai ser a capacidade de estabelecer conexões VPN com provedores de nuvem, como Azure e AWS, o que vai ser extremamente valioso para explorar o universo multicloud. Estou planejando inclusive explorar integrações com produtos da VMware Aria Suite.

Embora o sistema operacional FortiOS que ele suporta tenha sido descontinuado, isso não vai afetar as funcionalidades que pretendo usar no meu home lab. Outro ponto é que para a maioria dos recursos do FortiGate no contexto do meu laboratório, não preciso pagar nenhuma licença. A única exceção seria se eu decidisse utilizar os recursos UTM (Unified Threat Management) que ele suporta.

Para manter o foco deste artigo, não vou aprofundar neste recurso agora, meu planejamento é dedicar alguns artigos exclusivo ao FortiGate 30E em breve.

Por fim, mas não menos importante, ainda no meu home lab estou fazendo uso do NAS CISCO NSS 324 Smart Storage. Um NAS já descontinuado, porém extremamente funcional para um laboratório, tendo em vista que ele suporta 04 discos 3,5″ SATA de até 2TB e RAID 5. Entre seus recursos, pode ser utilizado como datastore no vSphere via iSCSI, porém como os discos e a conectividade de rede são de baixa performance, ele apresentou muita lentidão no uso de maquinas virtuais. Então decidi usá-lo apenas como repositório de backup das minhas VMs no Veeam Backup.

Ambiente Empresarial Fictício

O sucesso de um laboratório caseiro vai além do hardware e software disponíveis. Ao simular uma empresa fictícia, você está criando um ambiente de laboratório mais organizado e realista. Isso reflete como as redes e sistemas funcionam em configurações do mundo real. Dessa forma, recomendo que ao montar seu home lab, você crie uma empresa para chamar de sua e se imagine como um profissional de TI atuando nela.
O nome e o seguimento da empresa que escolhi, tirei por base de alguns cursos da VMware, acabei me acostumando com esse nome e não consigo pensar em outro. Mas claro, incrementei um pouco como podem ver abaixo:

A VMbeans é uma cafeteria que ganhou reconhecimento por seus grãos de café de alta qualidade e ambiente acolhedor. No entanto, à medida que a VMbeans continua a expandir seus negócios e atrair um número crescente de clientes, a necessidade de melhorar a infraestrutura de tecnologia da informação se tornou evidente.

A VMbeans reconheceu que a eficiência operacional, a segurança dos dados e a entrega consistente de serviços de qualidade são cruciais para o sucesso contínuo do negócio.
Para alcançar esses objetivos, a VMbeans está buscando a implementação de soluções de virtualização e gerenciamento de servidores.

A VMBeans possui diversos desafios pela frente, eu imaginei alguns deles:

• Crescimento e Escalabilidade: Com uma base de clientes em crescimento, a VMBeans precisa de soluções que possam dimensionar de acordo com as demandas do negócio.
• Segurança dos Dados: A VMBeans lida com informações de clientes, incluindo informações de pagamento e cadastro de clientes e parceiros, tornando a segurança dos dados uma prioridade.
• Operações Eficientes: A eficiência operacional é essencial para manter a qualidade dos serviços e atender às expectativas dos clientes.
• Disponibilidade e Continuidade dos Negócios: A VMBeans deseja garantir a disponibilidade contínua de seus serviços, mesmo em situações de falha.
• Gerenciamento de Infraestrutura: O gerenciamento eficiente de servidores e recursos de TI é fundamental para otimizar os custos e melhorar a produtividade.

Conclusão

Em resumo, a criação do meu home lab é a materialização de um desejo de estudar, testar e explorar tecnologias. Optar pelo bare-metal foi uma escolha que, comprovadamente, me oferece um desempenho superior, isolamento robusto e uma flexibilidade imensa.

Ao simular uma empresa fictícia, a VMBeans, adicionei um certo realismo ao meu laboratório, permitindo que eu teste minhas habilidades de TI em cenários de negócios reais. Os desafios enfrentados pela VMBeans refletem as preocupações comuns que as empresas reais enfrentam, como crescimento, segurança de dados, eficiência operacional e continuidade dos negócios.
Neste artigo, compartilhei não apenas as especificidades do meu home lab, mas também a importância de se manter em constante atualização e melhoria, acompanhando o ritmo acelerado do mundo da tecnologia.

Portanto, meu conselho é simples: Seja sempre um eterno aprendiz e procure sempre estar pronto para enfrentar os desafios do mundo da tecnologia de forma ousada e entusiasta. A tecnologia não para de evoluir nunca.