Bancos de Dados NoSQL orientados a pares de Chave-Valor: Um olhar sob a ótica dos concursos.

Nesta postagem, vamos explorar os bancos de dados NoSQL orientados a pares de chave-valor, uma das categorias mais simples e eficientes de bancos de dados NoSQL. Nosso objetivo é compreender como esses bancos de dados funcionam, suas principais características, vantagens e limitações. 

Os bancos de dados NoSQL orientados a pares de chave-valor são uma das categorias mais simples e fundamentais de bancos de dados NoSQL. Eles armazenam dados como um par de chave-valor, onde cada chave é única e está associada a um valor. 

A imagem a seguir mostra um exemplo de uma representação de pares de chaves-valor:

Fonte: https://ivanqueiroz.dev/2017/01/o-que-devo-saber-sobre-nosql.html

A imagem mostra uma representação visual de pares de chave-valor em um banco de dados NoSQL. Cada par consiste em uma chave, indicada em um retângulo laranja à esquerda, e seus valores associados, mostrados em um retângulo verde à direita. As chaves e valores são conectados por setas pretas, indicando a relação entre eles.

Aqui estão os detalhes de cada par de chave-valor na imagem:

1. CHAVE 1 -> AAA, BBB, 1212, 12312, 99
   • A chave “CHAVE 1” está associada aos valores “AAA”, “BBB”, “1212”, “12312”, e “99”.
2. CHAVE 2 -> DDD, EEE
   • A chave “CHAVE 2” está associada aos valores “DDD” e “EEE”.
3. CHAVE 3 -> 4556, 6678, 9900
   • A chave “CHAVE 3” está associada aos valores “4556”, “6678”, e “9900”.
4. CHAVE 4 -> CCC, FFF1, 3232, 1231
   • A chave “CHAVE 4” está associada aos valores “CCC”, “FFF1”, “3232”, e “1231”.

Esta imagem ilustra como os dados podem ser armazenados em pares de chave-valor, com cada chave única mapeando para um ou mais valores.

Esses bancos de dados são altamente escaláveis e performáticos, sendo ideais para uma variedade de casos de uso que exigem acessos rápidos e eficientes a dados. Vamos explorar suas características principais, vantagens, desvantagens e alguns exemplos populares.

Características Principais

1. Estrutura Simples: Cada item no banco de dados é armazenado como um par de chave-valor. A chave é uma identificação única que aponta para um valor, que pode ser uma string, número, objeto, ou até mesmo um documento JSON.
2. Alta Escalabilidade: Devido à sua estrutura simples, os bancos de dados chave-valor são altamente escaláveis. Eles podem facilmente distribuir dados entre diferentes servidores, o que os torna ideais para grandes volumes de dados e altas taxas de transações.
3. Desempenho Rápido: As operações de leitura e escrita são extremamente rápidas, pois envolvem apenas a busca de uma chave específica para recuperar ou armazenar um valor.
4. Flexibilidade: Não há esquema fixo, o que significa que os valores associados às chaves podem ser de diferentes tipos e tamanhos, permitindo flexibilidade no armazenamento de dados.

Vantagens

• Desempenho e Escalabilidade: A capacidade de distribuir dados entre vários servidores e o acesso direto a dados por meio de chaves únicas resultam em altas taxas de desempenho e escalabilidade.
• Facilidade de Uso: A simplicidade do modelo de chave-valor facilita a implementação e a manutenção do banco de dados.
• Flexibilidade no Armazenamento: Não requer um esquema rígido, permitindo que os desenvolvedores ajustem os valores conforme necessário sem necessidade de alterações complexas na estrutura do banco de dados.

Desvantagens

• Funcionalidade Limitada: A simplicidade do modelo de chave-valor pode ser uma limitação para consultas complexas ou relacionamentos entre dados, tornando necessário o uso de técnicas adicionais para unir ou agregar dados.
• Gerenciamento de Transações: Alguns bancos de dados chave-valor podem não oferecer suporte robusto para transações complexas, o que pode ser uma limitação para certas aplicações.

Exemplos Populares

1. Redis: Um banco de dados de estrutura de dados em memória que pode ser usado como cache, message broker e banco de dados. É conhecido por sua alta performance e suporte a diversos tipos de dados, como strings, hashes, lists e sets.
2. Amazon DynamoDB: Um serviço de banco de dados NoSQL totalmente gerenciado pela AWS que oferece desempenho rápido e previsível com escalabilidade automática. É altamente utilizado para aplicações que requerem baixa latência.
3. Riak: Um banco de dados distribuído NoSQL que oferece alta disponibilidade, escalabilidade e resiliência a falhas. É projetado para ser fácil de operar e manter.

Os bancos de dados NoSQL orientados a pares de chave-valor são uma escolha excelente para aplicações que exigem alta performance, escalabilidade e flexibilidade. Eles são particularmente úteis para casos de uso onde o acesso rápido a dados é crítico, como em caches de sessão, sistemas de recomendação e armazenamento de configuração. Ao entender as características, vantagens e limitações desses bancos de dados, os desenvolvedores podem tomar decisões informadas sobre quando e como implementá-los em suas aplicações.

Vamos praticar!

Prova: CS-UFG – 2024 – Câmara de Anápolis – GO – Analista Administrativo – Analista de Sistemas

Os bancos de dados chave-valor são um tipo de banco de dados NoSQL que armazena dados como pares chavevalor, onde cada valor é associado a uma chave única. Uma característica fundamental dos bancos de dados chavevalor é 

A dar suporte a consultas complexas.

B possibilitar a estruturação de dados em tabelas relacionadas. 

C possuir alta escalabilidade horizontal.

D ter ênfase na consistência ACID.

Gabarito: C

Comentário:

Vamos analisar cada uma das alternativas em relação às características fundamentais dos bancos de dados chave-valor:

Alternativa A: Dar suporte a consultas complexas

Comentário: Bancos de dados chave-valor são conhecidos por sua simplicidade e eficiência em operações básicas de leitura e escrita. Eles são projetados para armazenar e recuperar dados rapidamente usando chaves únicas. No entanto, eles não são ideais para consultas complexas que envolvem filtragem, agregação ou junções, pois não possuem uma linguagem de consulta avançada como SQL.

Alternativa B: Possibilitar a estruturação de dados em tabelas relacionadas

Comentário: Bancos de dados chave-valor não são projetados para estruturar dados em tabelas relacionadas. Em vez disso, eles armazenam dados como pares chave-valor, sem suporte nativo para relacionamentos entre dados. Estruturar dados em tabelas relacionadas é uma característica dos bancos de dados relacionais, não dos bancos de dados chave-valor.

Alternativa C: Possuir alta escalabilidade horizontal

Comentário: Uma característica fundamental dos bancos de dados chave-valor é a alta escalabilidade horizontal. Isso significa que eles podem facilmente distribuir dados e cargas de trabalho entre vários servidores, permitindo a expansão eficiente conforme o volume de dados e o número de solicitações aumentam. Essa escalabilidade horizontal é uma das principais vantagens dos bancos de dados chave-valor, tornando-os ideais para aplicações que requerem alto desempenho e capacidade de expansão.

Alternativa D: Ter ênfase na consistência ACID

Comentário: Enquanto alguns bancos de dados chave-valor podem oferecer algum nível de consistência, a ênfase na consistência ACID (Atomicidade, Consistência, Isolamento e Durabilidade) é mais característica dos bancos de dados relacionais. Bancos de dados chave-valor geralmente priorizam disponibilidade e particionamento tolerante a falhas sobre consistência estrita, conforme o teorema CAP (Consistência, Disponibilidade e Tolerância a Partições).

Conclusão:

A alternativa correta é a C – possuir alta escalabilidade horizontal. Os bancos de dados chave-valor são projetados para serem altamente escaláveis horizontalmente, permitindo a distribuição eficiente de dados e cargas de trabalho entre vários servidores.

Prova: CESPE / CEBRASPE – 2022 – Petrobras – Ciência de Dados

Com referência aos conceitos de banco de dados e data warehouse, julgue o item seguinte. 

Em sistemas NoSQL baseados em armazenamento de chave-valor, a chave é multidimensional e composta pela combinação do nome de tabela com a chave linha-coluna e com o rótulo de data e hora.  

Gabarito: Errado.

Comentário: 

Em sistemas NoSQL chave-valor, os dados são armazenados como pares chave-valor simples. Cada valor é associado a uma chave única, e a principal característica desses sistemas é a sua simplicidade e eficiência para operações básicas de leitura e escrita. A estrutura das chaves em sistemas chave-valor tradicionais é plana e não multidimensional. Exemplos comuns incluem Redis e DynamoDB, onde a chave é simplesmente uma string que aponta para um valor.

A descrição fornecida na afirmação não corresponde aos sistemas chave-valor tradicionais. A combinação do nome da tabela, chave linha-coluna e rótulo de data e hora descreve mais apropriadamente a estrutura de outros tipos de bancos de dados NoSQL, como os sistemas de banco de dados orientados a colunas (por exemplo, Apache HBase) ou bancos de dados de séries temporais.