Descendo a toca do coelho da criação de um servidor doméstico

Introdução

Configurar um laboratório doméstico é uma jornada incrível que abre inúmeras oportunidades de aprendizado em administração de sistemas, redes, segurança e práticas modernas de implantação. Embora possa parecer assustador no início, o conhecimento adquirido é inestimável para qualquer entusiasta de tecnologia ou profissional de TI.

Neste post, compartilharei uma visão geral prática de como uso meu laboratório doméstico, destacando os projetos do mundo real que enfrentei e as principais lições aprendidas ao longo do caminho. Desde a auto-hospedagem de serviços essenciais até a experimentação com automação, redes e segurança, vou me concentrar nas experiências práticas que moldaram minha compreensão do gerenciamento de servidores domésticos e das práticas modernas de TI.

Por que configurar um laboratório doméstico?

Antes de mergulhar nos aspectos técnicos, vamos explorar por que você pode querer investir tempo na configuração de um laboratório doméstico:

Aprendizado prático e desenvolvimento de carreira: A teoria é ótima, mas nada supera a experiência prática. Um laboratório doméstico oferece um ambiente seguro para experimentar e aprender com os erros. As habilidades que você desenvolve são diretamente aplicáveis a ambientes corporativos, tornando você mais valioso como profissional de TI. Vou me aprofundar neste tópico de aprendizado abaixo;
Controle sobre seus dados: A auto-hospedagem oferece controle completo sobre seus dados e privacidade, reduzindo a dependência de serviços de terceiros. Alguns exemplos são:
- Executar o VaultWarden (uma alternativa Bitwarden auto-hospedada) localmente, o que mantém seus dados de senha sob seu controle e reduz a exposição a ameaças online. Ao fazer a auto-hospedagem, você pode evitar riscos como ataques de extensão polimórfica que visam gerenciadores de senhas baseados na nuvem;
- Executar o Adguard Home para fornecer DNS sobre HTTPS (DoH), que criptografa suas consultas DNS e impede que seu provedor de internet veja ou registre sua atividade de navegação. Isso aumenta a privacidade e a segurança para todos os dispositivos em sua rede.
Eficiência de custos: Embora a configuração de um laboratório doméstico exija algum investimento inicial em hardware, pode ser significativamente mais econômico ao longo do tempo em comparação com a assinatura de vários serviços em nuvem. Ao auto-hospedar soluções como o Nextcloud para armazenamento e sincronização de arquivos ou o Immich para gerenciamento de fotos, você obtém armazenamento virtualmente ilimitado, limitado apenas pelo seu próprio hardware, sem taxas de assinatura recorrentes. Essa abordagem permite que você dimensione seu armazenamento conforme necessário, pagando apenas por unidades ou atualizações adicionais, e geralmente resulta em economias substanciais a longo prazo;
Personalização: Um laboratório doméstico permite que você personalize todos os aspectos do seu ambiente para atender às suas necessidades exclusivas - algo raramente possível com soluções comerciais. Por exemplo, o Home Assistant é uma alternativa altamente personalizável ao Google Home ou Apple HomeKit. Ele suporta milhares de integrações, permitindo que você conecte e automatize dispositivos exatamente como você deseja. Você pode criar automações complexas, painéis e rotinas que se adaptam ao seu estilo de vida, em vez de ser limitado pelos recursos ou restrições de plataformas proprietárias;
Oferece novas ideias e insights: Experimentar em seu próprio ambiente expõe você a novas tecnologias, fluxos de trabalho e abordagens de resolução de problemas que você pode não encontrar de outra forma. Isso geralmente leva a soluções criativas e a uma compreensão mais profunda dos conceitos de TI;
É divertido: Construir e gerenciar seu próprio laboratório doméstico é genuinamente agradável. É um hobby gratificante que permite que você mexa, experimente e veja resultados imediatos de seus esforços.

O que você precisa / Como começar?

Você pode começar sua jornada no laboratório doméstico experimentando com uma máquina virtual em seu computador ou na nuvem, o que é uma maneira de baixo risco de começar e aprender o básico. No entanto, os benefícios reais vêm da configuração de um servidor local dedicado. Reaproveitar um PC ou laptop antigo é uma ótima opção econômica - muitos entusiastas de laboratórios domésticos começam dessa forma. Por exemplo, comecei com um Chromebox: substituí o ChromeOS pelo Alpine Linux e ele tem funcionado de forma confiável por mais de seis anos. À medida que minhas necessidades cresceram, fiz a transição para usar meu notebook antigo como servidor principal. Essa abordagem permite que você aproveite ao máximo o hardware existente enquanto adquire experiência prática com configurações do mundo real.

Alguns entusiastas de laboratórios domésticos experimentam computadores de placa única, como Raspberry Pi, Orange Pi ou Banana Pi. Alguns até constroem clusters de várias placas para explorar computação distribuída ou orquestração de containers em pequena escala. Embora eu pessoalmente os considere menos econômicos em comparação com a reutilização de PCs ou laptops antigos - especialmente devido aos recentes aumentos de preços e limitações de desempenho - eles podem ser uma plataforma divertida e educacional se você gosta de mexer com hardware.

Embora sistemas operacionais especializados como CasaOS ou Umbrel OS sejam projetados especificamente para servidores domésticos, recomendo usar uma distribuição Linux padrão. Essa abordagem oferece oportunidades de aprendizado e maior aplicabilidade em ambientes profissionais.

O que você pode aprender?

Aqui estão algumas das principais áreas que você pode explorar e aprender:

Sistemas Operacionais: Aprofunde sua compreensão das distribuições Linux, ferramentas de linha de comando e componentes internos do sistema;
Containers e Orquestração: Obtenha experiência prática com Docker, Docker Compose e Kubernetes para implantar e gerenciar aplicativos em containers;
Hospedagem de serviços: Auto-hospede aplicativos como wikis, servidores de mídia, gerenciadores de senhas e muito mais;
Armazenamento e sistemas de arquivos: Explore RAID, LVM e protocolos de compartilhamento de arquivos de rede;
Backup e recuperação: Desenvolva estratégias de backup/recuperação;
Segurança: Pratique a proteção de seus sistemas, gerenciando firewalls, configurando VPNs e implementando mecanismos de autenticação;
Redes: Aprenda sobre endereçamento IP, roteamento, VLANs, DNS, DHCP e segurança de rede;
Monitoramento e registro: Configure pilhas de monitoramento (Prometheus, Grafana), alertas e ferramentas de agregação de logs para manter seu ambiente saudável;
Automação: Use ferramentas como scripts Bash e pipelines CI/CD para automatizar tarefas repetitivas e implantações.

Cada uma dessas áreas oferece experiência prática que desenvolve habilidades básicas e avançadas, tornando seu laboratório doméstico um recurso inestimável para o aprendizado contínuo.

Linux

É claro que, se estivermos construindo um servidor, vamos usar o Linux, e isso é uma toca do coelho por si só: a estrutura do sistema de arquivos, comandos, permissões de arquivos, systemd e daemons são apenas alguns exemplos.

Configurar um laboratório doméstico no Linux ensina você:

Fundamentos de administração de sistemas;
Gerenciamento de pacotes;
Gerenciamento de serviços com systemd;
Análise de logs e monitoramento do sistema;
Scripting shell para automação.

Containers

Containers são a maneira ideal de ativar aplicativos. É mais fácil, mais seguro e mais fácil de manter. Podemos usar arquivos compose com Docker Compose e ter os benefícios da Infraestrutura como Código (IaC).

A jornada do container ensina você:

Gerenciamento do ciclo de vida do container (inicialização, saudável, não saudável);
Gerenciamento de volume e persistência de dados;
Docker Compose para aplicativos de vários containers;
Práticas recomendadas de segurança de containers, como executar containers como usuários não root e minimizar privilégios de container;
Construção e otimização de imagens;
Conceitos de rede Docker (host, bridge, redes compartilhadas, etc).

Uma estratégia de rede útil no Docker Compose é criar uma rede compartilhada para todos os aplicativos, ao mesmo tempo em que atribui a cada aplicativo sua própria rede privada para comunicação interna entre seus componentes. Por exemplo, um aplicativo web e seu banco de dados podem se comunicar por meio de uma rede privada dedicada, isolando o tráfego confidencial de outros serviços. Ao mesmo tempo, o aplicativo web pode ser anexado a uma rede compartilhada, permitindo que ele interaja com proxies reversos ou outra infraestrutura compartilhada. Essa abordagem melhora a segurança e a organização, limitando o acesso entre aplicativos e facilitando o gerenciamento de políticas de rede.

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  networks:
    network_shared:
      external: true
    paperless:
      driver: bridge

  webserver:
    image: ghcr.io/paperless-ngx/paperless-ngx:latest
    depends_on:
      - db
    networks:
      - network_shared
      - paperless

  db:
    image: docker.io/library/postgres:15
    networks:
      - paperless

Orquestração de containers

Existem distribuições Kubernetes leves como K3s e K3d (K3s no Docker) que são ideais para um servidor doméstico, porque exigem menos recursos e são mais fáceis de configurar em comparação com uma instalação completa do Kubernetes.

Com a orquestração de containers, você aprenderá:

Implantação e escalonamento automatizados de aplicativos;
Balanceamento de carga;
Atualizações e rollbacks contínuos;
Gerenciamento de armazenamento persistente para containers;
Uso de gráficos Helm.

Isso lhe dará alguma experiência prática com o Kubernetes e as práticas modernas de DevOps.

Compartilhamento de arquivos e armazenamento

Compreender as soluções de armazenamento é crucial para um laboratório doméstico. Você aprenderá sobre:

Diferentes protocolos de compartilhamento de arquivos (SMB/CIFS e NFS) e como expor e montar esses protocolos;
Como montar sistemas de arquivos na inicialização e configurações para abortar ou ignorar erros;
Agrupamento de armazenamento com LVM (combinando várias unidades físicas em um único volume lógico);
Software RAID para redundância;
Permissões do sistema de arquivos (e como elas diferem em SMB e NFS).

Estratégias de backup

Uma estratégia de backup sólida é essencial para proteger seus dados contra perda acidental, falha de hardware ou incidentes de segurança. Em um laboratório doméstico, você provavelmente experimentará várias ferramentas e abordagens de backup:

Borg: Backups eficientes, desduplicados e criptografados. Ótimo para backups incrementais e armazenamento remoto.
Rsync: Ferramenta flexível de sincronização e backup de arquivos, ideal para backups locais e remotos com uso mínimo de largura de banda.
Rclone: Sincroniza arquivos e diretórios de e para muitos provedores de armazenamento em nuvem, facilitando os backups externos. Ele permite sobrepor armazenamento criptografado virtual sobre qualquer provedor de armazenamento, garantindo a privacidade e a segurança dos dados.

Conceitos-chave que você aprenderá:

Agendamento e automação de backup;
Backups incrementais e diferenciais;
Criptografia e verificação de integridade de dados;
Políticas de retenção para gerenciar o uso do armazenamento.

Experimentar essas ferramentas ajudará você a projetar uma solução de backup adaptada às suas necessidades e garantir que seus dados estejam sempre seguros.

Na minha configuração, uso o Borg para criar backups desduplicados de meus servidores e computador pessoal. Depois que os backups são concluídos, aproveito o Rsync para sincronizar com segurança esses arquivos para o Google Drive (criptografando-os em repouso) para redundância fora do site. Para backups de fotos locais, confio no Rsync para espelhar e sincronizar com eficiência os diretórios de fotos entre várias unidades de disco rígido, garantindo recuperação rápida e integridade dos dados.

Proxy reverso e SSL

Um componente crucial para acesso seguro ao serviço:

Configuração NGINX ou Traefik;
Gerenciamento de certificados SSL/TLS;
Automação Let’s Encrypt.

Na minha configuração, uso o NGINX Proxy Manager junto com o DuckDNS (apontando para meu IP local, o que significa que ele só é acessível pela minha rede local ou VPN) e o Let’s Encrypt para provisionamento automatizado de certificados SSL. Essa combinação me permite expor meus serviços auto-hospedados por HTTPS, roteando todo o acesso exclusivamente através do NGINX Proxy Manager, que atua como um proxy reverso - garantindo que apenas o tráfego autenticado e criptografado chegue aos meus serviços internos.

Autenticação e segurança

A segurança é fundamental em qualquer ambiente de servidor, então aprenderei:

OpenID e OAuth2;
Implementação de Single Sign-On (SSO);
Segmentação de rede;
Configuração de firewall.

Eu uso Authentik para lidar com a autenticação OpenID, integrando-o ao NGINX para proteger os serviços proxy.

Networking

Conceitos de rede essenciais que você aprenderá:

Gerenciamento de DNS e resolução DNS local;
Encaminhamento de porta (e por que não fazê-lo);
Solução de problemas de rede.

Na minha configuração, uso o DuckDNS para obter um nome de domínio gratuito, resolvendo para um IP local, então ele só é acessível na minha rede local. Para resolução e cache de DNS local, o AdGuard Home atua como meu servidor DNS, fornecendo pesquisas rápidas e privacidade aprimorada para todos os dispositivos em minha rede. Para acessar com segurança meu laboratório doméstico de qualquer lugar sem expor portas ou depender do encaminhamento de porta tradicional, aproveito o ZeroTier - uma solução VPN ponto a ponto que usa UDP hole punching para criar conexões diretas criptografadas entre dispositivos, mesmo atrás de NAT ou firewalls. Essa combinação garante conectividade segura, confiável e privada aos meus serviços, tanto local quanto remotamente.

Monitoramento e manutenção

Mantendo seus serviços saudáveis:

Monitoramento do sistema e uso de recursos com Prometheus/Grafana;
Monitoramento de verificação de integridade do aplicativo;
Agregação e análise de logs;
Configuração de alertas.

Para monitorar a saúde e o desempenho do meu laboratório doméstico, uso uma combinação de ferramentas:

Uptime Kuma fornece verificações de integridade em tempo real para todos os meus serviços, alertando-me imediatamente via Telegram se algum ficar inacessível.
Prometheus coleta métricas detalhadas de containers e do sistema host, usando cAdvisor para insights no nível do container e Node Exporter para métricas do sistema. Essas métricas são visualizadas em painéis Grafana, dando-me uma visão abrangente do uso de recursos e tendências.
Configurei regras de alerta no Grafana para me notificar via Telegram sempre que limites críticos são violados, garantindo que eu possa responder rapidamente aos problemas.
Para monitoramento de logs, confio no Dozzle para visualizar os logs do container em tempo real. É leve e simples, o que atende às minhas necessidades, pois não preciso de retenção de logs de longo prazo.

Automação e agendamento

A automação é o molho secreto que transforma um laboratório doméstico de uma coleção de serviços em um ambiente simplificado e de baixa manutenção. Ao automatizar tarefas rotineiras, você reduz o esforço manual, minimiza o erro humano e garante que seus serviços permaneçam confiáveis e atualizados.

Algumas estratégias práticas de automação incluem:

Backups automatizados: Agende backups regulares usando ferramentas como cron ou software de backup com agendadores integrados (Pika Backup, Vorta). Isso garante que seus dados estejam sempre protegidos sem intervenção manual;
Automações com script: Use scripts shell ou pipelines CI/CD (por exemplo, GitHub Actions) para implantar e atualizar seus aplicativos de forma consistente;
Manutenção agendada: Automatize limpezas de cache e outras tarefas de manutenção para manter seu ambiente funcionando sem problemas.

Conclusão

Configurar um laboratório doméstico é uma jornada contínua de aprendizado e descoberta. Embora exija tempo e dedicação, o conhecimento e as habilidades adquiridas são inestimáveis. Comece pequeno, concentre-se em uma área de cada vez e expanda gradualmente sua infraestrutura à medida que aprende.

Lembre-se de que os erros fazem parte do processo de aprendizado - ter uma boa estratégia de backup significa que você pode experimentar livremente sem medo de perder dados.

Aplicativos/Ferramentas

Aqui está uma lista abrangente de ferramentas mencionadas neste artigo:

AdGuard Home - Privacidade de DNS em toda a rede e bloqueio de anúncios
DuckDNS - Serviço DNS dinâmico gratuito
Let’s Encrypt - Autoridade de certificação SSL gratuita
NGINX - Servidor web e proxy reverso
NGINX Proxy Manager - GUI para gerenciamento de proxy NGINX
Traefik - Proxy reverso moderno e balanceador de carga
ZeroTier - VPN P2P para acesso remoto seguro
K3s - Distribuição Kubernetes leve
K3d - K3s no Docker para desenvolvimento local
cAdvisor - Métricas de uso de recursos do container
Dozzle - Visualizador de log de container em tempo real
Grafana - Visualização de métricas e alertas
Node Exporter - Métricas de hardware e SO
Prometheus - Coleta e armazenamento de métricas
Uptime Kuma - Monitoramento de tempo de atividade
Borg - Programa de backup com desduplicação
Pika Backup - Frontend de backup Borg amigável para GNOME
Rclone - Ferramenta de sincronização de armazenamento em nuvem
Rsync - Cópia e sincronização rápida de arquivos
Vorta - Cliente de backup de desktop para Borg
Home Assistant - Plataforma de automação residencial
Immich - Solução de backup de fotos auto-hospedada
Nextcloud - Hospedagem e colaboração de arquivos
Vaultwarden - Servidor de gerenciamento de senhas
Authentik - Provedor de identidade de código aberto focado em flexibilidade e versatilidade.