Bancos de Dados NoSQL Colunares – Continuando os estudos

Na postagem anterior, conversamos sobre os bancos de dados colunares, sua conceituação e história. Nesta postagem, falaremos sobre os diversos exemplos de bancos de dados colunares e sobre os casos de uso, exemplos de utilização de bancos colunares.

Entre os bancos de dados colunares mais notáveis estão Apache HBase, Apache Cassandra, Google Bigtable, Amazon Redshift, e MariaDB ColumnStore.

O HBase é um banco de dados colunar distribuído, inspirado no Google Bigtable, e faz parte do ecossistema Hadoop. Ele foi projetado para armazenar grandes tabelas com bilhões de linhas e milhões de colunas. HBase é ideal para aplicações que requerem leitura e escrita em tempo real. Utilizando uma estrutura baseada em famílias de colunas, ele permite uma eficiente compactação de dados e melhora a performance de leitura. HBase é amplamente utilizado em ambientes onde a escalabilidade horizontal e o processamento em tempo real são críticos.

Desenvolvido originalmente pelo Facebook para seu sistema de mensagens, Cassandra é um banco de dados colunar conhecido por sua escalabilidade e alta disponibilidade. A arquitetura descentralizada de Cassandra garante que não haja um ponto único de falha, distribuindo os dados de maneira uniforme entre todos os nós do cluster. Isso proporciona redundância e resiliência, tornando Cassandra uma escolha popular para aplicações de missão crítica que requerem alta disponibilidade e desempenho consistente.

O Bigtable, desenvolvido pelo Google, foi um dos pioneiros no uso de armazenamento colunar distribuído. Ele foi projetado para gerenciar grandes volumes de dados e oferecer baixa latência, sendo utilizado em muitas das principais aplicações do Google, como o motor de busca e o Google Maps. Bigtable influenciou a criação de muitos outros bancos de dados colunares e continua a ser uma referência em termos de escalabilidade e performance.

O Amazon Redshift é um data warehouse colunar totalmente gerenciado pela AWS. Ele permite análises rápidas e eficientes de grandes volumes de dados, integrando-se perfeitamente com outros serviços AWS. Redshift utiliza armazenamento colunar para otimizar consultas analíticas, tornando-o uma escolha ideal para empresas que precisam realizar análises de big data em tempo real.

O MariaDB ColumnStore combina a tecnologia de banco de dados MariaDB com armazenamento colunar para fornecer uma solução de análise de dados altamente eficiente. Ele é projetado para suportar grandes volumes de dados e consultas analíticas complexas, oferecendo um desempenho superior em comparação com bancos de dados relacionais tradicionais.

Os bancos de dados colunares evoluíram significativamente desde suas origens. Inicialmente projetados para aplicações específicas, como sistemas de data warehousing, eles se expandiram para suportar uma variedade de casos de uso, incluindo big data, analytics, e aplicações web em tempo real. A capacidade de processar grandes volumes de dados rapidamente e a escalabilidade horizontal são as principais forças motrizes por trás dessa evolução.

Além dos exemplos mencionados, outros bancos de dados colunares notáveis incluem Parquet e ORC, que são formatos de arquivo colunar utilizados em sistemas de processamento de dados como Apache Spark e Apache Hive. Cada um desses sistemas oferece vantagens únicas em termos de performance, escalabilidade e facilidade de uso, permitindo que organizações escolham a melhor solução para suas necessidades específicas.

Casos de uso

Os bancos de dados NoSQL colunares são especialmente úteis em casos de uso que exigem processamento rápido de grandes volumes de dados e consultas analíticas complexas. Sua arquitetura, que organiza dados em colunas em vez de linhas, permite uma leitura e análise eficiente de dados, tornando-os ideais para uma variedade de aplicações.

Uma das principais aplicações dos bancos de dados NoSQL colunares é o data warehousing. Empresas utilizam esses bancos para armazenar e analisar grandes volumes de dados históricos. Por exemplo, Amazon Redshift, um data warehouse colunar totalmente gerenciado pela AWS, permite que empresas realizem consultas analíticas rápidas em grandes conjuntos de dados. A arquitetura colunar de Redshift facilita a execução de operações agregadas, como cálculos de soma, média e contagem, que são comuns em análises de dados.

Em cenários de big data, onde grandes volumes de dados precisam ser processados rapidamente, bancos de dados colunares como Apache HBase e Apache Cassandra são amplamente utilizados. Por exemplo, em uma aplicação de Internet das Coisas (IoT), sensores geram grandes quantidades de dados que precisam ser armazenados e analisados em tempo real. Cassandra, com sua arquitetura distribuída e alta disponibilidade, é ideal para coletar, armazenar e analisar esses dados em tempo real, fornecendo insights imediatos.

Bancos de dados colunares são essenciais para ferramentas de business intelligence (BI) que fornecem insights baseados em dados para decisões estratégicas. Empresas como Looker e Tableau frequentemente integram-se com bancos de dados como Google Bigtable e MariaDB ColumnStore para realizar análises avançadas e gerar relatórios detalhados. A capacidade de realizar consultas rápidas e complexas permite que os analistas de negócios obtenham informações valiosas a partir de grandes conjuntos de dados, ajudando a direcionar estratégias empresariais.

Sistemas de recomendação, utilizados em plataformas de e-commerce e streaming, beneficiam-se significativamente dos bancos de dados colunares. Por exemplo, uma plataforma de streaming de vídeo pode usar Apache HBase para armazenar dados de visualização do usuário e realizar análises em tempo real para recomendar novos vídeos com base no histórico de visualização. A capacidade de realizar consultas rápidas em grandes conjuntos de dados permite que o sistema de recomendação seja preciso e eficiente.

Empresas que precisam monitorar e analisar logs em tempo real utilizam bancos de dados colunares para armazenar e processar grandes volumes de dados de log. Por exemplo, uma plataforma de serviços financeiros pode usar Apache Cassandra para monitorar transações em tempo real, detectar fraudes e gerar alertas imediatos. A arquitetura colunar facilita a indexação e a consulta de grandes volumes de dados de log, proporcionando uma análise rápida e eficiente.

Para terminar, uma questão de concurso:

Prova: CESGRANRIO – 2023 – AGERIO – Analista de Desenvolvimento / Tecnologia da Informação

Na implementação de sistemas de Big Data, é comum a utilização de tecnologias de Bancos de Dados NoSQL, que têm como característica principal não seguir ou ir além do Modelo Relacional e da linguagem SQL.

Duas dessas tecnologias são os Bancos de Dados orientados a documentos e orientados a colunas, exemplificados, respectivamente, pelos softwares

A ArangoDB e MongoDB

B HBase e ArangoDB 

C HBase e MongoDB

D MongoDB e ArangoDB

E MongoDB e HBase

Alternativa A: “ArangoDB e MongoDB”

Comentário: Esta alternativa está incorreta. Tanto o ArangoDB quanto o MongoDB são exemplos de bancos de dados NoSQL orientados a documentos. O MongoDB é amplamente conhecido por ser um banco de dados orientado a documentos, enquanto o ArangoDB, apesar de ser multimodelo (suporta diferentes modelos de dados), também é utilizado como um banco de dados orientado a documentos. 

Alternativa B: “HBase e ArangoDB”

Comentário: Esta alternativa está incorreta. O HBase é, de fato, um exemplo de banco de dados NoSQL orientado a colunas. No entanto, o ArangoDB é um banco multimodelo e é amplamente reconhecido por suas capacidades como um banco de dados orientado a documentos, não orientado a colunas. 

Alternativa C: “HBase e MongoDB”

Comentário: Esta alternativa está incorreta, pois está invertida. O HBase é um exemplo clássico de banco de dados NoSQL orientado a colunas, usado em sistemas de Big Data como o Hadoop. O MongoDB, por outro lado, é o principal exemplo de banco de dados NoSQL orientado a documentos.

Alternativa D: “MongoDB e ArangoDB”

Comentário: Esta alternativa está incorreta, sendo o inverso da alternativa A.

Alternativa E: “MongoDB e HBase”

Comentário: Esta alternativa está correta. Ela associa corretamente o MongoDB (orientado a documentos) com o HBase (orientado a colunas), o que responde adequadamente à questão.