SQL vs NoSQL
Os nomes dos dois principais tipos de bases de dados, SQL e NoSQL, indicam se estas são escritas unicamente em linguagem de consulta estruturada (SQL) ou não. Este artigo vai explorar as diferenças entre estas bases de dados e a forma como determinar facilmente que tipo se adequa mais à sua empresa.
Definições de SQL e NoSQL
O que é uma base de dados SQL?
As bases de dados SQL (também conhecidas como bases de dados relacionais) foram batizadas a partir da linguagem de programação na qual são escritas, a Structured Query Language (SQL). Trata-se da forma mais rígida e estruturada para armazenar dados.
As bases de dados SQL são populares porque se integram naturalmente em inúmeras pilhas de software, incluindo as baseadas em LAMP e Ruby. Estas bases de dados são bem suportadas, o que constitui um benefício importante em caso de problema.
Uma vantagem particular do SQL é a sua cláusula JOIN. Ela permite extrair, num único comando, dados associados armazenados em várias tabelas.
O que é uma base de dados NoSQL?
As bases de dados NoSQL, igualmente chamadas «not only SQL», armazenam os dados num formato diferente das tabelas relacionais. Se as suas necessidades em matéria de dados não forem claras ou se estiver a lidar com grandes quantidades de dados, as bases não relacionais são preferíveis devido à sua flexibilidade.
Em vez de tabelas, as bases de dados NoSQL são orientadas para documentos. Parecem-se mais com pastas de ficheiros, reunindo informações relacionadas, mas sem necessariamente as classificar.
Note-se que a flexibilidade das bases de dados NoSQL as torna mais intuitivas. As bases de dados NoSQL são repartidas em vários tipos em função do seu modelo de dados. Os principais tipos são o documento, a chave-valor, as colunas e os gráficos.
Resumindo: quais são as principais diferenças entre SQL e NoSQL?
As principais diferenças entre o SQL e o NoSQL residem no seu modelo de dados, na sua flexibilidade e na sua capacidade de se adaptar a diferentes tipos de aplicações e tarefas.
Enquanto o SQL oferece uma estrutura rígida e uma gestão precisa dos dados, o NoSQL oferece uma maior flexibilidade e escalabilidade para as aplicações que requerem uma abordagem mais flexível do armazenamento e da gestão dos dados.
Vantagens e desvantagens das bases de dados SQL
O SQL fornece um conjunto standard de comandos que permite definir, consultar, atualizar e administrar coleções de dados num sistema de gestão de base de dados relacional (SGBDR). As principais operações SQL são:
- SELECT (consulta dos dados)
- INSERT (adição de novos dados)
- UPDATE (alteração de dados existentes)
- DELETE (eliminação de dados)
Vantagens do SQL
Quando se usam estes comandos, o SQL assegura que as propriedades ACID são respeitadas. Isto garante a fiabilidade das modificações efetuadas à sua base de dados. Espreitemos essas propriedades:
Atomicidade
Esta propriedade garante que cada conjunto de modificações tentadas numa base é tratado como uma unidade indivisível. Ou toda a unidade é confirmada na base de dados, ou não é confirmada de todo (se parte da operação falhar).
Coerência
Esta propriedade garante que, no final de uma operação, a base de dados permanece válida. A recolha de dados deve satisfazer um conjunto de restrições de integridade antes e depois da operação.
Isolamento
Permite assegurar que certas operações simultâneas não conduzam a incoerências na base de dados. Cada operação é executada isoladamente, sem nenhuma outra operação em curso. O isolamento evita interferências entre as operações e preserva-lhes a integridade.
Durabilidade
Esta propriedade garante que, uma vez validada uma operação, os seus efeitos persistem mesmo em caso de falha do sistema. As alterações efetuadas pela operação são armazenadas de forma permanente na base de dados e sobrevivem às falhas do sistema ou às interrupções de corrente.
Desvantagens do SQL
Embora menos numerosas do que as vantagens, as desvantagens do SQL incluem:
Potencial complexidade
As consultas SQL complexas podem ser difíceis de escrever e otimizar, sobretudo para os iniciantes.
Gestão dos desempenhos
O desempenho das consultas SQL pode variar em função do tamanho dos dados e da complexidade da consulta. Uma base de dados mal concebida ou consultas ineficazes podem conduzir a desempenhos medíocres.
Extensibilidade limitada
Embora seja eficaz na gestão de dados relacionais estruturados, o SQL pode ser menos adaptado a dados não estruturados ou semiestruturados, o que por vezes requer a utilização de tecnologias complementares.
Segurança
As falhas de segurança, tais como injeções SQL, podem comprometer a segurança dos dados armazenados numa base de dados SQL, se não forem corretamente geridos.
Custo
Os sistemas de gestão de bases de dados SQL podem implicar custos de licenciamento, de manutenção e de infraestrutura, em função da dimensão da empresa.
Vantagens e desvantagens das bases de dados NoSQL
Vantagens do NoSQL
Quando se trata de dados não estruturados, as bases de dados NoSQL oferecem várias vantagens, nomeadamente em termos de escalabilidade, flexibilidade e desempenho:
As bases de dados NoSQL foram concebidas para evoluir horizontalmente, o que permite às empresas processar quantidades crescentes de dados ao adicionar servidores a um sistema distribuído. Assim, estão bem adaptadas a aplicações com necessidades crescentes ou imprevisíveis.
Numerosas bases NoSQL são igualmente dotadas de funcionalidades automáticas de sharding* e de distribuição de carga. Isto garante uma utilização eficiente dos recursos e melhora o desempenho.
As bases de dados NoSQL também oferecem flexibilidade ao nível dos esquemas. As bases de dados NoSQL utilizam esquemas dinâmicos que permitem um certo grau de flexibilidade na representação dos dados. Isto significa que os campos de um registo podem variar de um documento para o outro, adaptando-se assim às estruturas de dados diversas e evolutivas frequentemente encontradas nas aplicações modernas.
As bases de dados NoSQL funcionam bem com dados não estruturados e semiestruturados, como JSON e XML. Os dados costumam ser imprevisíveis, sobretudo quando são gerados pelo utilizador. Assim, as bases de dados NoSQL constituem uma solução de armazenamento ideal.
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O que é o sharding? No contexto da linguagem SQL, o termo «sharding» refere-se a uma técnica de conceção de uma base de dados distribuída. A repartição é utilizada para melhorar o desempenho e a escalabilidade da base de dados, distribuindo a carga de trabalho por vários servidores. Deste modo, os dados podem ser repartidos por diferentes nós.
Desvantagens do NoSQL
As desvantagens do NoSQL são as seguintes:
A falta de normalização
O NoSQL inclui diferentes tecnologias, cada uma com as suas próprias funcionalidades e limitações. Esta diversidade pode complicar a escolha da melhor solução para um caso de uso específico, tal como pode exigir conhecimentos especializados.
Coerência dos dados
Alguns sistemas NoSQL sacrificam a coerência dos dados em benefício da disponibilidade e do particionamento. Isso pode levar a problemas de coerência dos dados em cenários nos quais a precisão é importante.
Ausência de transações ACID
Muitos sistemas NoSQL não suportam as transações ACID (ver acima), como as bases de dados relacionais. Assim, pode ser difícil garantir a integridade dos dados nas situações em que são necessárias transações complexas.
Menos adequado a consultas complexas
Embora excelente no armazenamento e na recuperação de dados maciços em grande escala, o NoSQL pode revelar-se menos eficaz em consultas complexas que envolvem vários tipos de dados e relações complexas entre eles.
Aprendizagem e adoção
A passagem das bases de dados relacionais para os sistemas NoSQL pode exigir uma mudança de paradigma e novas competências para os programadores e os administradores de bases de dados. Isto pode conduzir a custos iniciais de aprendizagem e transição relativamente elevados.
Quando usar o NoSQL e o SQL?
Para lá das suas funcionalidades únicas, a escolha entre utilizar ou não as bases de dados SQL e NoSQL pode depender das exigências do seu projeto. Na secção seguinte, vamos ajudá-lo a decidir quando utilizar o SQL e o NoSQL.
Quando utilizar o SQL?
Não existe uma solução única para gerir bases de dados empresariais. É por isso que muitas delas recorrem a bases de dados relacionais e não relacionais para diferentes tarefas.
Embora as bases de dados NoSQL ganhem popularidade devido à sua velocidade e escalabilidade, existem ainda situações em que é preferível uma base de dados SQL altamente estruturada. Eis algumas razões para escolher uma base de dados SQL:
O respeito pelas normas ACID
Permite reduzir os riscos e proteger a integridade dos dados, definindo a forma como as operações interagem com uma coleção de dados. As bases de dados SQL suportam a normalização desde o início, o que ajuda os programadores a melhorar a qualidade dos dados ao identificarem e eliminarem os registos repetitivos. Em geral, as bases de dados NoSQL privilegiam a flexibilidade e a velocidade de processamento em detrimento da conformidade ACID, exceto para numerosas aplicações financeiras e de comércio online.
Dados estruturados e invariáveis
Em cenários em que as empresas operam em pequena escala com dados coerentes, bastam soluções de bases de dados mais simples, sem a necessidade de recorrer a sistemas distribuídos ou de partilha de dados. Entre os exemplos incluem-se lojas físicas com um inventário estável, blogues ou websites com tráfego limitado, ou lojas online de pequeno porte com um volume reduzido de transações em termos de produtos.
Quando utilizar o NoSQL?
Quando todos os outros componentes da sua aplicação do lado do servidor foram concebidos para serem rápidos e transparentes, as bases de dados NoSQL impedem que os dados se tornem um ponto de bloqueio. É o Big Data que serve de motor ao NoSQL, pois permite fazer o que as bases de dados relacionais tradicionais não podem. Isto explica a popularidade das bases de dados NoSQL, como MongoDB, CouchDB, Cassandra e HBase.
Aqui ficam algumas aplicações mais específicas:
Grandes necessidades de armazenamento para os seus dados
Uma base de dados NoSQL não fixa nenhum limite aos tipos de dados que se podem armazenar em conjunto, permitindo adicionar novos à medida da evolução das necessidades. Com as bases de dados baseadas em documentos, é possível armazenar dados num único local sem definir previamente o tipo de dados.
Tirar o máximo partido do cloud computing
O cloud computing permite-lhe poupar muito dinheiro. A utilização de hardware local ou na cloud significa que não precisa de se preocupar com software adicional. As bases de dados NoSQL (por exemplo, Cassandra) foram concebidas para se adaptar a vários datacenters sem demasiadas complicações.
Aceleração do desenvolvimento
Uma base de dados relacional fá-lo-á abrandar se trabalhar com sprints Agile, se produzir iterações rápidas ou se tiver de efetuar atualizações frequentes à estrutura dos seus dados sem demasiados tempos de interrupção. Os dados NoSQL, por outro lado, não necessitam de qualquer preparação prévia.
Bases de dados SQL e NoSQL mais populares
Encontrará abaixo algumas das bases de dados NoSQL mais populares:
MongoDB
O sistema NoSQL mais popular, em particular junto das startups. O MongoDB é uma base de dados orientada para documentos. Os documentos JSON são integrados em esquemas dinâmicos e utilizados no back-end de sites como o Craigslist, o eBay e o Foursquare. O MongoDB beneficia igualmente de uma boa assistência ao cliente.
Apache CouchDB
Trata-se de uma verdadeira base de dados para a web. Utiliza o formato de troca de dados JSON para armazenar documentos, o JavaScript para indexar, combinar e transformar documentos, e o HTTP para a sua API.
Redis
Uma base de dados chave-valor muito popular.
Riak
Trata-se de uma base de dados chave-valor open-source desenvolvida com Erlang. Tem funcionalidades de replicação com tolerância a falhas e de distribuição automática de dados, para um desempenho ideal.
Apache HBase
Outro projeto Apache desenvolvido no âmbito do Hadoop, esta base de dados NoSQL open-source foi desenvolvida com Java e fornece funcionalidades do tipo BigTable.
Oracle NoSQL
A alternativa da Oracle na categoria NoSQL.
A base de dados Cassandra da Apache
Criado pelo Facebook, o Cassandra é uma base de dados distribuída que permite gerir quantidades gigantescas de dados.
Firebase
O Firebase foi desenvolvido pela Google. É uma base de dados NoSQL que permite aos programadores guardar, atualizar e recuperar dados em tempo real. Trata-se de um fornecedor multiplataforma de soluções de armazenamento de dados para todos os tipos de aplicações móveis.
MySQL
Reconhecido pela sua robustez e fiabilidade, o MySQL é largamente utilizado em aplicações que vão desde websites dinâmicos até aplicações empresariais. O MySQL oferece flexibilidade, bons desempenhos e uma comunidade de programadores ativa.
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