O armazenamento e análise de dados passou por muitas inovações nos últimos anos, atendendo a uma demanda por formatos mais flexíveis e versáteis, sem a necessidade de começar do zero cada vez que as informações registradas mudam suas características.
Nesse contexto, a Tecnologia da Informação pode contar amplamente com os bancos de dados NoSQL, também chamados de não-relacionais, que admitem o uso de informações em diferentes formatos, assegurando uma análise personalizada, com foco em grande escala e alto desempenho.
Toda empresa tecnológica coleta e armazena dados e, os bancos de dados não relacionais têm ganhado muito destaque, principalmente quando se trata de Big Data.
Além disso, se você busca se aprofundar em conceitos como BI, Engenharia de Dados, Data Science, saber sobre os bancos de dados NoSQL é uma necessidade.
Continue a leitura e entenda melhor o que é NoSQL, para que serve e por que é importante dominar o assunto!
O que são bancos de dados NoSQL?
Os bancos de dados NoSQL são aqueles preparados para processar um volume enorme de dados não-estruturados, em alta velocidade e com mudanças constantes. São conhecidos pela rápida implementação, permitindo registro e análise de novas informações em um ritmo surpreendente.
De modo geral, o grande diferencial do NoSQL está na flexibilização das restrições ao formato e na consistência dos dados registrados no database, permitindo usar a mesma lógica de armazenamento, consolidação e análise sem a necessidade de alterar seus parâmetros.
O banco de dados NoSQL se trata de uma abordagem para gerenciamento de databases que pode acomodar uma ampla variedade de modelos de informações/dados, incluindo formatos de chave-valor, documento, coluna e gráfico.
O que é NoSQL?
O termo NoSQL surgiu em 1998, nomeando um banco de dados não relacional de código aberto. O seu autor, Carlo Strozzi, o criou para ser completamente distinto do modelo relacional, por isso, inicialmente, ele tinha esse significado.
Com a internet se popularizando, os dados que foram surgindo passaram a ser mais difíceis de serem tratados e a sua manutenção foi começando a encarecer. Em 2006 o Google publicou o artigo “BigTable: A Distributed Storage System for Structured Data” em que trazia novamente o conceito NoSQL.
Alguns anos depois, ele passou a ser utilizado como forma de descrever todos os bancos de dados não relacionais. Hoje, a sigla significa “Not Only SQL”, uma vez que o SQL acaba sendo utilizado em alguns casos específicos.
O termo foi escolhido dessa maneira apenas para diferenciá-lo dos bancos de dados que já são conhecidos como relacionais como o MySQL, o PostgreSQL, etc.
Como funcionam os bancos de dados NoSQL?
Esse tipo de banco de dados funciona de maneira muito diferente dos bancos relacionais. Ele não conta com esquema de tabelas, mas sim com estruturas de pares-chave ou valores simples — como nos JSON.
Eles usam uma variedade de modelos de dados para acessar e gerenciar dados, por isso são usados em aplicativos que exigem grandes volumes de dados, latência e flexibilidade.
De maneira prática, o conceito de Big Data, com análise de uma grande quantidade de informações, com características mutáveis e em altíssima velocidade é totalmente baseado na tecnologia NoSQL.
Enquanto a linguagem SQL se mantém útil e relevante, ela é focada em um esquema estático, com escalabilidade vertical. Isso significa que eles atendem um modelo de análise de baixa profundidade, velocidade moderada e características consolidadas.
Por outro lado, os bancos de dados NoSQL funcionam com alto volume, maior velocidade e características mais dinâmicas. Ele não compreende apenas um modelo de dados, mas serve como uma categoria-mãe para abordagens flexíveis que atuam como alternativas de alto desempenho.
Esses parâmetros atendem a necessidade da gestão de dados em contar com uma alternativa aos bancos de dados relacionais (SQL).
Principais características dos bancos de dados NoSQL
Definindo o que é NoSQL e o formato de funcionamento dessa classe de linguagem, vamos aprofundar nosso conhecimento sobre as principais características dos bancos de dados não-relacionais, sendo elas:
Flexibilidade
Os esquemas de registro de informações e sua posterior consulta é extremamente flexível, rápida e iterativa nos bancos de dados NoSQL. Isso acontece porque eles admitem dados semiestruturados e não-estruturados, garantindo maior amplitude aos modelos classificados como NoSQL.
Escalabilidade
Bancos de dados NoSQL são projetados para escalabilidade horizontal, armazenamento em nuvem e clusters de hardware que permitem um alto volume de gerenciamento sem a necessidade de utilização de servidores extremamente robustos e com custo elevado de manutenção.
Alta performance
As configurações de modelo de dados e formato de acesso permitem uma performance otimizada, analisando maior quantidade de informações consolidadas com maior eficácia e agilidade, principalmente quando comparado a formatos como o SQL.
Totalmente funcional
Cada modelo de dados encaixado nas categorias principais dos bancos de dados NoSQL possuem APIs próprias para interação com as informações registradas, garantindo uma atuação totalmente funcional para a gestão do database.
Para que servem bancos de dados NoSQL?
Na prática, podemos entender que o banco de dados NoSQL serve para fornecer desempenho otimizado, flexibilidade elevada e escalabilidade horizontal, atendendo necessidades de gestão de dados em situações onde o SQL não é aplicável para o registro e consulta das informações.
Diferença entre NoSQL e SQL
Basicamente, os bancos de dados SQL são de uso geral, enquanto os bancos de dados NoSQL são projetados para usos específicos. Eles também contam com diferenças nos seguintes aspectos:
- Modelos de dados – um NoSQL permite a criação de um aplicativo sem necessidade de um esquema. Porém, é comum a duplicidade de informações dependendo da estrutura do desenvolvimento ou da velocidade de atualização de dados;
- Estrutura de dados – os bancos de dados NoSQL são feitos para manipular dados não estruturados como os posts de redes sociais, vídeos, e-mails e textos. Considerando que eles são a maioria dos dados que existem hoje, o NoSQL passa a se tornar cada vez mais popular;
- Dimensionamento – o NoSQL é um banco de dados muito mais barato de dimensionar, graças a possibilidade de aumentar a capacidade dimensionando servidores de commodities baratos;
- Modelo de desenvolvimento – enquanto os SQL são geralmente de código fechado e é preciso pagar taxas de licenciamento para usar os seus softwares, os bancos de dados NoSQL utilizam de código aberto.
Quais as quatro categorias principais dos bancos de dados NoSQL?
Existem quatro tipos de sistemas de bancos de dados NoSQL e cada um deles usa um modelo de dados diferentes, o que resulta em diferenças marcantes entre eles.
1. Documentos
Neste tipo, os dados são “documentos”. Ele é altamente flexível e não precisa de colunas pré-montadas. Geralmente, é indicado para tratar dados não estruturados, pois uma única coleção pode contar com grupos de dados (documentos) de formatos diferentes.
A grande vantagem é permitir a consulta por meio de qualquer um dos diferentes atributos dos documentos registrados.
2. Colunar
O modelo colunar, o banco de dados faz armazenamento em linhas particulares de tabela. É o oposto dos bancos relacionais, que armazenam os conjuntos de dados em uma só linha. Contam com um armazenamento bastante eficiente e permitem consultas com base em colunas específicas.
3. Chave-valor
Os bancos chave-valor são aqueles formados por conjuntos de chaves acompanhados de valores como tabelas hash. Esse formato é altamente disponível e muito eficiente para armazenamento de Big Data. De modo geral, a melhor opção é contar com uma chave previamente conhecida e valores desconhecidos.
4. Grafos
Esse modelo armazena os dados no formato de arcos conectados por arestas. Também é possível definir como um conjunto de linhas conectadas por vértices. Ele é excelente para pesquisas complexas, uma vez que a latência e a performance promete ser menor que no modelo chave-valor.
Vantagens e desvantagens do NoSQL
Os bancos de dados NoSQL são indicados para sistemas que precisam de mais desempenho e armazenamento, além disso, oferecem alguns benefícios. Porém, como tudo, ele também tem as suas desvantagens. Abaixo você confere quais são.
Vantagens do NoSQL
- Flexibilidade: eles podem armazenar e combinar quaisquer tipos de dados, sejam estruturados ou não-estruturados, ao contrário dos bancos de dados relacionais, que só armazenam de maneira estruturada;
- Escalabilidade: a maioria é construído para escalar horizontalmente e podem ser dimensionados para acomodar qualquer tipo de crescimento de dados, mantendo o baixo custo;
- Disponibilidade: costumam contar com arquiteturas de software eficientes de replicação de dados. Se um ou mais servidores caem, outro está apto para continuar o trabalho;
- Alto desempenho: são construídos para terem ótimo desempenho, medido pela taxa de transferência e latência;
- Open source: por serem de código aberto, eles não exigem taxas de licenciamento e podem ser implantados de forma econômica.
Desvantagens do NoSQL
- Backup: alguns bancos de dados NoSQL oferecem backup, mas eles ainda não estão desenvolvidos o suficiente para oferecer uma solução adequada;
- Falta de padronização: por não ser padronizado, as regras, funções, linguagens de programação, o design e consulta dos bancos de dados NoSQL variam muito.
- Consistência: a escalabilidade e o desempenho são prioridades, mas a consistência dos dados não. É possível duplicar linhas, por exemplo, o que não ocorre com os bancos de dados relacionais.
5 exemplos de bancos de dados NoSQL
Existem vários tipos de bancos de dados NoSQL, com tecnologias diferentes. Abaixo separamos alguns dos melhores disponíveis no mercado. Confira!
Amazon DynamoDB
Esse é um produto AWS (Amazon Web Services) e é totalmente cloud computing. Confiável e escalável: a latência e consistência ficam abaixo de 10 milissegundos. Além disso, ele conta com recursos de segurança muito interessantes baseados em cache de memória, restauração de dados e backup.
Cassandra
Desenvolvido pelo Facebook (atual Meta), o Cassandra hoje é mantido pela Apache Foundation. Ele é muito conhecido por trabalhar com Big Data, já que é otimizado para clusters e os seus mecanismos são distribuídos. Ele também conta com orientação por coluna, o que torna a latência bem menor em algumas pesquisas.
Redis
Com dados armazenados na forma de chave-valor em sua memória, esse banco é flexível e rápido. Ele também tem uma latência baixa e é fácil de usar.
MongoDB
O MongoDB é um dos bancos de dados NoSQL mais conhecidos. Ele utiliza documentos muito similares ao formato JSON para armazenar os dados, é open source e ainda conta com features como replicação, indexação e balanceamento de carga.
HBase
Também open source, esse banco faz parte do Projeto Apache, sendo bem popular. Ele foi formatado a partir do BigTable do Google, e é escrito em Java. Com isso, ele tem uma integração facilitada com o MapReduce.
Quem trabalha com bancos de dados NoSQL?
Diversos profissionais da área de TI podem ter contato com os bancos de dados NoSQL, mas dentro da área de Data Science, os Engenheiros de Dados, Cientistas de Dados e os Analistas de Dados são os profissionais que costumam lidar diretamente com esse tipo de ferramenta no dia a dia profissional.
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Por que aprender sobre os bancos de dados NoSQL?
A aplicação do Big Data e outras tecnologias relacionadas ao armazenamento e análise de dados estão em alta no momento. Somada a essa tendência, temos a flexibilidade e as infinitas aplicações dos bancos de dados NoSQL.
Dessa forma, profissionais especializados nesse tipo de linguagem e capazes de desenvolver modelos de database a partir dela estão cada vez mais valorizados no mercado, já que muitas empresas precisam desse tipo de serviço.
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