Bancos de Dados NoSQL: Uma Alternativa Prática à Solução Tradicional

Descubra os Vantagens e Desvantagens do Banco de Dados NoSQL

Introdução:
O desenvolvimento dos bancos de dados tradicionais vem enfrentando uma série de limitações em termos de eficiência e capacidade para se adaptar ao rápido crescimento da internet, além disso, o comportamento transacional das informações se mostra cada vez menos viável no ambiente moderno do software. Por esse motivo, os bancos de dados NoSQL surgiram como uma alternativa eficiente às necessidades dos projetos modernos e aos crescentes problemas em larga escala associados à arquitetura relacional tradicional de banco de dados.

Evolução da Tecnologia

O desenvolvimento do modelo relacional foi impulsionado pela necessidade de estabelecer regras rigorosas para manter o consistência dos dados em meio ao ambiente dinâmico da internet e permitir que um conjunto de dados seja separado e ainda persistido conforme os requisitos de seu contexto específico. Com base na sua estrutura centralizada, a arquitetura relacional tem como base a modelagem do mundo real e possibilita a consulta e manipulação direcionada às necessidades do usuário. Além disso, eles oferecem um comportamento ACID que consiste nos seguintes requisitos: Atomicidade (Atômica), Consistência (Consistente), Isolamento (Isolado) e Durabilidade (Durável).

No entanto, como vimos anteriormente, os limites da arquitetura tradicional do banco de dados tornaram-se uma necessidade evidente na gestão dos sistemas modernos, pois se revelaram incapazes de fornecer soluções que atendam às expectativas crescentes sobre desempenho e armazenamento, em termos de alta escalabilidade e alta disponibilidade.

Por outro lado, o NoSQL foi criado como uma alternativa prática aos bancos tradicionais de dados relacionais para satisfazer os requisitos não-relacionais que surgiram com a expansão dos aplicativos em larga escala. O NoSQL é um término usado para se referir a uma classe diversificada de bancos de dados não relacionais, como MongoDB, HBase e Redis, dentre outros. O conceito aborda problemas específicos em diferentes ambientes e oferece um sistema que funciona independentemente da estrutura ou da localização do banco de dados.

Tipos de NoSQL

Existem quatro tipos de sistemas de gerenciamento de banco de dados (SGBD) baseados em modelos de NoSQL: Chave-Valor, Chave-Várias Válvulas, Documento e Gráfico. Vamos entender cada um deles:

1. Bancos de Dados Chave-Valor:
No estilo "Chave-Valor", os bancos de dados armazenam dados em pares chave-valor, onde a chave se torna um identificador único para um objeto. Em relação ao modelo Chave-Várias Válvulas, esse é um estilo simplificado e mais simples do banco de dados que fornece uma interface rápida e flexível em termos de recuperação de dados e armazenamento de metadados. Como a relação de chave para valores está bem organizada, isso permite uma taxa de consulta rápida nos registros do banco de dados. A partir dessas vantagens, o estilo Chave-Valor é usado em sistemas em que há alta velocidade em leitura e escrita de chaves associadas a valores em vez da hierarquia de dados tradicional e sequências mais comuns.

2. Bancos de Dados Chave-Várias Válvulas:
Ao contrário do modelo Chave-Valor, onde apenas uma chave possui um único valor correspondente, os bancos de dados Chave-Várias Válvulas permitem múltiplos valores em vez de um. Um dos exemplos é o documento "Riak". A principal vantagem disso são a taxa mais rápida do escritor em massa, bem como uma consulta melhorada e flexibilização em termos de metadados associados com objetos específicos. Esse é o exemplo certo para sistemas de registro que armazenam valores com base nas chaves e as manipulam adequadamente para atender às informações exigidas.

3. Bancos de Dados Documento:
Esse estilo permite armazenamento de dados estruturados em uma única unidade de documento, o que pode ser de tipos de valores heterogêneos, como inteiros e texto. Os bancos de dados baseados em documentos normalizam tabelas, colunas, linhas, indexes, etc., armazenando todos os metadados de um único documento dentro do banco. Dentre alguns exemplos, estão o "MongoDB", "Couchbase" e "OrientDB". Além disso, essa arquitetura permite armazenamento de diferentes tipos de dados em estruturas hierárquicas simples sem a necessidade de escolher o modelo para cada item no sistema. Nesse caso, é possível utilizar diferentes tipos de banco de dados por exemplo: RDBMS, HBase, Amazon e Mongo DB em uma única operação do servidor.

4. Bancos de Dados Gráfico:
Esse estilo de arquitetura de NoSQL é baseado no modelo grafo orientado à borda ou não-direcionado, onde os objetos e o armazenamento podem ser vistos como vertices em um gráfico. É adequado para aplicações que possuem conexões fortes entre as informações. Bancos de dados baseados em relacionamentos podem facilitar tarefas complexas, tais como identificação de patrocinadores que compartilham amigos comuns, além da busca por produtos semelhantes, e a construção do sistema que mapeia o perfil do usuário para recomendações. Dentre exemplos de bancos de dados gráficos estão Neo4j, OrientDB e InfiniteGraph.

Vantagens e desvantagens de NoSQL

Uma das vantagens é a sua capacidade em lidar com grandes volumes de informações além da capacidade de integração simples, fornecendo diversas soluções para os sistemas em grande escala. Ademais, os NoSQL são altamente escaláveis, então não há necessidade de um gerenciador de banco de dados complexo como no modelo SQL. Esses benefícios, quando se combinam a outros aspectos, resultam em uma arquitetura mais otimizada do banco de dados que podem funcionar eficientemente em grandes quantidades de registros distribuídos geograficamente.

Entretanto, os desvantagens dos bancos de dados NoSQL incluem falta de padronização, limitado suporte de estruturamento e complexidade na solução do que se apresenta com o SQL relacional. Além disso, há o desafio em fazer escalonamento entre leitura/escrita ao longo das tabelas com grande volume de registros, então é importante identificar as diretrizes adequadas em seu modelo de aplicativo para utilizar as vantagens do NoSQL.

NoSQL x SQL

Ao comparar o relacionamento entre NoSQL e SQL, os desenvolvedores encontram diversas dificuldades, tais como a seleção correta do tipo de modelo, que combinará às suas necessidades específicas de aplicativo. A escolha entre NoSQL e SQL é comumente feita conforme a função para a qual será utilizado o sistema de banco de dados na arquitetura proposta do aplicativo, portanto, é importante saber os requisitos específicos do aplicativo antes de tomar decisões em prol da arquitetura do banco de dados.

Desta maneira, é importante considerar as vantagens e desvantagens mencionadas no começo quando optar por um modelo NoSQL para solução de problemas, pois ao longo da aplicação você perceberá como ele oferece muitos recursos para atender a necessidades que nunca antes eram contempladas. Além disso, é muito importante ter em mente os pontos a serem comparados na decisão sobre escolha entre NoSQL e SQL de acordo com as demandas específicas do seu projeto.

NoSQL - Práticas recomendadas

Existem alguns aspectos técnicos que devem ser considerados ao implementar soluções com NoSQL para evitar possíveis erros, os quais são listados a seguir:

1. Garantir o escalabilidade: é fundamental escolher um banco de dados que seja escalável tanto em verticais quanto em horizontais, permitindo assim uma expansão da capacidade para realizar leitura e escrita sem impactar negativamente na performance do sistema.

2. Consistência e armazenamento dos dados: garantir o armazenamento confiável dos dados, além de definir diretrizes específicas que estejam em conformidade com as políticas de segurança do setor. Assim, ao realizar o cálculo da taxa de consistência CAP, é importante lembrar que os modelos são baseados em três valores: Consistência, Disponibilidade e Tolerância à Partição, sendo eles sempre relacionados entre si. Além disso, será importante definir se o nível de consistência será ACID ou BASE.

3. Escolher adequadamente a base de dados NoSQL: é crucial que os desenvolvedores possuam um bom conhecimento sobre cada modelo, para saber como eles são aplicáveis às necessidades do sistema em questão, assim, sempre pesquise o que os modelos atendem antes de escolher uma determinada base.

4. Eficiência: É importante evitar fazer queries com alta complexidade, pois pode gerar lentidão no sistema em sua execução e no armazenamento dos registros dentro do banco de dados. Assim, para que a query possa ser rápida, é importante conhecer o banco e o modelo de base escolhido no projeto, o que permitirá garantir um melhor tempo de consulta do resultado buscado pela informação.

5. Segurança: O seguro de informações também é essencial para evitar leaks ou divulgação indesejada, que podem gerar a perda de dados importantes e comprometer a reputação da empresa. Além disso, muitas das soluções NoSQL estão focadas em arquitetura open-source que não oferecem certificações adequadas em termos de segurança de banco de dados.

6. Preparo para a mudança: O trabalho com o NoSQL não é diferente do SQL, entretanto os padrões que ele apresenta podem ser completamente opostos ao que as empresas estão usando no modelo tradicional de banco de dados. Portanto, será necessário reestruturar as mapeamentos de objeto relacional e a aplicação que os conecta aos dados em sí, uma vez que isso é essencial para fazer a migração do aplicativo com base no modelo NoSQL.

7. Manutenção adequada: o suporte ao desenvolvedor também deve ser considerado, além da documentação, exemplos, tutoriais e manuais disponibilizados pelas soluções que escolhem fazer parte do seu banco de dados NoSQL. É preciso garantir a capacitação dos profissionais naquele modelo específico antes de implementar soluções que se adequem à necessidade da sua empresa.

8. Testes e comparação com SQL: É importante criar planos para fazer comparativos entre o desenvolvimento com a estrutura NoSQL e os dados relacionais em banco de dados SQL, além disso, os resultados obtidos por ambas as tecnologias devem ser analisados para verificar qual foi mais eficiente nesse caso específico. Isso possibilitará então escolher a estrutura que melhor atenderá ao problema proposto.

Conclusão

Os modelos baseados em NoSQL se provaram como alternativas práticas para sistemas complexos e distribuídos, trazendo uma maior agilidade na sua resolução quando se comparado aos tradicionais. Além disso, a escolha de um modelo baseado no NoSQL pode fazer a diferença em projetos grandes, pois a otimização destes acaba facilitando o desenvolvimento e manutenção do software em questão, além de contribuir para a garantia de que esse atendera ao modelo base selecionado e às expectativas de escalabilidade dos projetos. Entretanto, é importante considerar que as vantagens mencionadas acima também apresentam desvantagens, logo, o desenvolvedor terá que fazer um balanço adequado e considerar todos os aspectos do projeto antes de tomar uma decisão.

Em última análise, escolher entre NoSQL ou SQL é apenas a questão dos requisitos de cada projeto, o que o desenvolvedor deve saber bem antes de se comprometer com algum modelo, além disso, é preciso ter um bom conhecimento e treinamento com as vantagens e desvantagens do uso dessa solução na estrutura do sistema. Com o conhecimento apropriado sobre ambas soluções, não há dúvida de que os desenvolvedores estarão aptos a resolver de maneira mais eficiente as demandas dos seus sistemas em crescentes crescimentos de tecnologias do mundo moderno.


Aprenda sobre o banco de dados NoSQL e suas vantagens e desvantagens. Entenda como ele se compara aos bancos de dados relacionais e por que é uma ótima opção para aplicativos em grande escala.
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Banco de Dados

Banco de dados é um sistema organizado para armazenar, gerenciar e recuperar informações de forma eficiente, sendo essencial em aplicações, sites, sistemas corporativos e soluções baseadas em dados.