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K8s

Kubernetes para Engenheiros de Rede

Do plano de controle ao plano de dados: entenda o Kubernetes a partir do que você já domina em redes.

Bem-vindo(a) ao Kubernetes para Engenheiros de Rede! Este laboratório foi desenhado para quem vem do mundo de switches, roteadores e protocolos e quer entender o Kubernetes (K8s) sem se perder no jargão de desenvolvedor.

A boa notícia: Kubernetes é, essencialmente, um problema de rede e roteamento distribuído. Ele tem um plano de controle (que decide onde as coisas vão) e um plano de dados (que encaminha o tráfego). Você já conhece esses conceitos — aqui vamos apenas dar novos nomes a eles.

1. Por que um Engenheiro de Rede deveria aprender Kubernetes?

Toda aplicação moderna roda em contêiner: entender como os pacotes entram, saem e são balanceados dentro de um cluster é a nova versão de "seguir o pacote pela rede".
A rede é o problema mais difícil do K8s: CNI, Services, Ingress, NetworkPolicy, DNS interno — quem entende de redes tem uma vantagem enorme para operar e resolver problemas.
NetDevOps de verdade: os mesmos princípios de automação que você aplica em roteadores (declarativo, versionado, idempotente) são o coração do Kubernetes.
Empregabilidade: times de infraestrutura, SRE e plataforma valorizam quem faz a ponte entre a rede física e a rede de contêineres.

2. O "Mapa de Tradução" Rede ↔ Kubernetes

Antes de instalar qualquer coisa, guarde esta tabela. Ela é o coração do laboratório — sempre que ver um conceito novo, volte aqui.

Kubernetes	Analogia no mundo das Redes
Cluster	O data center inteiro / seu Sistema Autônomo (AS)
Node (nó)	Um servidor físico ou hypervisor onde as cargas rodam
Pod	O "host final" — a menor unidade, com seu próprio IP
Container	Um processo/serviço rodando dentro daquele host
kubelet	O agente local do nó (como o agente/daemon de um switch)
Control Plane (API Server, Scheduler, etcd)	O plano de controle — decide onde tudo roda (pense num controlador SDN ou route-reflector)
CNI (Container Network Interface)	O fabric / underlay que dá conectividade IP entre os Pods
Service (ClusterIP)	Uma VIP + balanceador L4 para um grupo de Pods
kube-proxy	As regras de NAT/encaminhamento que implementam a VIP (iptables/IPVS)
NodePort	Um port-forward / DNAT na borda do nó
Ingress	Um proxy reverso / roteador de borda L7 (roteia por host e path)
NetworkPolicy	Uma ACL / regra de firewall entre Pods
Namespace	Um VRF — segmentação lógica dentro do cluster
CoreDNS	O servidor DNS interno do cluster

Ideia-chave: cada Pod tem seu próprio IP e conversa com qualquer outro Pod diretamente (rede "flat", sem NAT interno). Um Service é só uma VIP estável na frente de Pods que nascem e morrem o tempo todo — exatamente como uma VIP de balanceador na frente de um pool de servidores.

3. Visão Geral e Topologia

Neste ambiente você tem dois mundos convivendo lado a lado, ambos rodando sobre Docker:

A rede física (containerlab): dois roteadores Cisco (r1 e r2) que representam a sua infraestrutura de rede tradicional.
O cluster Kubernetes (kind): que você vai criar na Tarefa 1. Os nós do cluster são, na prática, contêineres Docker — então você vai poder "enxergar" o cluster com um simples docker ps, ao lado dos seus roteadores.

topologia

Essa é a sacada pedagógica do lab: o Kubernetes deixa de ser uma "caixa preta" e passa a ser um punhado de contêineres que você pode inspecionar com as mesmas ferramentas de sempre.

4. Tecnologias Utilizadas

Docker — o runtime de contêineres. Já vem instalado no ambiente e é a base tanto do containerlab quanto do cluster K8s.
kubectl — a CLI oficial do Kubernetes. É o seu "terminal do cluster" (o equivalente ao SSH + CLI do roteador). Já vem instalado.
kind (Kubernetes IN Docker) — cria um cluster Kubernetes real usando contêineres Docker como nós. Leve, descartável e perfeito para laboratório. Você vai instalá-lo na Tarefa 1.
Helm — o "gerenciador de pacotes" do Kubernetes (como apt/yum, mas para aplicações no cluster). Já vem instalado, usaremos nas atividades opcionais.

Links de Suporte

5. Pré-Requisitos

Ambiente do laboratório aberto (Codespace / devcontainer) — já traz Docker, kubectl e helm.
Noções básicas de rede — IP, portas, NAT, VIP, ACL, DNS. Você já tem. :)
Vontade de digitar comandos — este lab é totalmente mão na massa.

Não é necessário saber programar. Todos os comandos e arquivos estão prontos para copiar, colar e entender.

6. Escopo do Laboratório

Ao final, você será capaz de:

Instalar uma distribuição Kubernetes (kind) e subir seu primeiro cluster.
Inspecionar os nós do cluster e entendê-los como contêineres/hosts.
Publicar uma aplicação (Pods via Deployment) e descobrir o IP de cada Pod.
Expor essa aplicação com um Service (VIP + balanceamento L4) e um NodePort (DNAT de borda).
Escalar a aplicação e observar o balanceamento de carga acontecendo entre os Pods.
Segmentar o tráfego com uma NetworkPolicy (a "ACL" do Kubernetes).

7. Atividades Práticas

Tarefa	Tema	O que você faz
`start_here`	Ambiente	Conhece a topologia e os acessos
Tarefa 1	Instalação	Instala o `kind` e cria seu primeiro cluster
Tarefa 2	Follow-along	Publica, expõe, escala e balanceia uma aplicação — mapeando cada passo à rede

8. Vamos começar?

Abra o arquivo tasks/task1.md e siga o passo a passo para instalar o Kubernetes. Depois avance para a tasks/task2.md, o exercício guiado onde a mágica da rede acontece.

Lembre-se do "Mapa de Tradução" da Seção 2. Quando um conceito parecer estranho, ele quase sempre é só um velho conhecido da rede com roupa nova. Bons estudos!

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Do plano de controle ao plano de dados: entenda o Kubernetes a partir do que você já domina em redes.

1. Por que um Engenheiro de Rede deveria aprender Kubernetes?

Toda aplicação moderna roda em contêiner: entender como os pacotes entram, saem e são balanceados dentro de um cluster é a nova versão de "seguir o pacote pela rede".
A rede é o problema mais difícil do K8s: CNI, Services, Ingress, NetworkPolicy, DNS interno — quem entende de redes tem uma vantagem enorme para operar e resolver problemas.
NetDevOps de verdade: os mesmos princípios de automação que você aplica em roteadores (declarativo, versionado, idempotente) são o coração do Kubernetes.
Empregabilidade: times de infraestrutura, SRE e plataforma valorizam quem faz a ponte entre a rede física e a rede de contêineres.

2. O "Mapa de Tradução" Rede ↔ Kubernetes

Antes de instalar qualquer coisa, guarde esta tabela. Ela é o coração do laboratório — sempre que ver um conceito novo, volte aqui.

Kubernetes	Analogia no mundo das Redes
Cluster	O data center inteiro / seu Sistema Autônomo (AS)
Node (nó)	Um servidor físico ou hypervisor onde as cargas rodam
Pod	O "host final" — a menor unidade, com seu próprio IP
Container	Um processo/serviço rodando dentro daquele host
kubelet	O agente local do nó (como o agente/daemon de um switch)
Control Plane (API Server, Scheduler, etcd)	O plano de controle — decide onde tudo roda (pense num controlador SDN ou route-reflector)
CNI (Container Network Interface)	O fabric / underlay que dá conectividade IP entre os Pods
Service (ClusterIP)	Uma VIP + balanceador L4 para um grupo de Pods
kube-proxy	As regras de NAT/encaminhamento que implementam a VIP (iptables/IPVS)
NodePort	Um port-forward / DNAT na borda do nó
Ingress	Um proxy reverso / roteador de borda L7 (roteia por host e path)
NetworkPolicy	Uma ACL / regra de firewall entre Pods
Namespace	Um VRF — segmentação lógica dentro do cluster
CoreDNS	O servidor DNS interno do cluster

Ideia-chave: cada Pod tem seu próprio IP e conversa com qualquer outro Pod diretamente (rede "flat", sem NAT interno). Um Service é só uma VIP estável na frente de Pods que nascem e morrem o tempo todo — exatamente como uma VIP de balanceador na frente de um pool de servidores.

3. Visão Geral e Topologia

Neste ambiente você tem dois mundos convivendo lado a lado, ambos rodando sobre Docker:

A rede física (containerlab): dois roteadores Cisco (r1 e r2) que representam a sua infraestrutura de rede tradicional.
O cluster Kubernetes (kind): que você vai criar na Tarefa 1. Os nós do cluster são, na prática, contêineres Docker — então você vai poder "enxergar" o cluster com um simples docker ps, ao lado dos seus roteadores.

topologia

Essa é a sacada pedagógica do lab: o Kubernetes deixa de ser uma "caixa preta" e passa a ser um punhado de contêineres que você pode inspecionar com as mesmas ferramentas de sempre.

4. Tecnologias Utilizadas

Docker — o runtime de contêineres. Já vem instalado no ambiente e é a base tanto do containerlab quanto do cluster K8s.
kubectl — a CLI oficial do Kubernetes. É o seu "terminal do cluster" (o equivalente ao SSH + CLI do roteador). Já vem instalado.
kind (Kubernetes IN Docker) — cria um cluster Kubernetes real usando contêineres Docker como nós. Leve, descartável e perfeito para laboratório. Você vai instalá-lo na Tarefa 1.
Helm — o "gerenciador de pacotes" do Kubernetes (como apt/yum, mas para aplicações no cluster). Já vem instalado, usaremos nas atividades opcionais.

Links de Suporte

5. Pré-Requisitos

Ambiente do laboratório aberto (Codespace / devcontainer) — já traz Docker, kubectl e helm.
Noções básicas de rede — IP, portas, NAT, VIP, ACL, DNS. Você já tem. :)
Vontade de digitar comandos — este lab é totalmente mão na massa.

Não é necessário saber programar. Todos os comandos e arquivos estão prontos para copiar, colar e entender.

6. Escopo do Laboratório

Ao final, você será capaz de:

Instalar uma distribuição Kubernetes (kind) e subir seu primeiro cluster.
Inspecionar os nós do cluster e entendê-los como contêineres/hosts.
Publicar uma aplicação (Pods via Deployment) e descobrir o IP de cada Pod.
Expor essa aplicação com um Service (VIP + balanceamento L4) e um NodePort (DNAT de borda).
Escalar a aplicação e observar o balanceamento de carga acontecendo entre os Pods.
Segmentar o tráfego com uma NetworkPolicy (a "ACL" do Kubernetes).

7. Atividades Práticas

Tarefa	Tema	O que você faz
`start_here`	Ambiente	Conhece a topologia e os acessos
Tarefa 1	Instalação	Instala o `kind` e cria seu primeiro cluster
Tarefa 2	Follow-along	Publica, expõe, escala e balanceia uma aplicação — mapeando cada passo à rede

8. Vamos começar?

Abra o arquivo tasks/task1.md e siga o passo a passo para instalar o Kubernetes. Depois avance para a tasks/task2.md, o exercício guiado onde a mágica da rede acontece.

Lembre-se do "Mapa de Tradução" da Seção 2. Quando um conceito parecer estranho, ele quase sempre é só um velho conhecido da rede com roupa nova. Bons estudos!