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Bancos de Dados Chave-Valor

Dando sequência à nossa série de artigos sobre tipos de banco de dados e como avaliá-los, agora focamos nos bancos de dados chave-valor (Key-Value). Exemplos incluem Redis, Amazon DynamoDB, Riak, entre outros. Essas soluções armazenam dados como pares (chave, valor), muitas vezes em memória (no caso de Redis) ou em estruturas distribuídas. Avaliaremos as mesmas sete características com notas de 0 a 10, lembrando que cada produto específico pode ter suas peculiaridades, mas faremos uma visão genérica do modelo chave-valor.

1. Curva de Facilidade de Aprendizado

Nota: 7/10

Por Que

  • O conceito de (chave, valor) é bastante simples: se você sabe como usar dicionários/objetos em uma linguagem, consegue usar um banco KV.
  • Entretanto, alguns bancos KV têm configurações avançadas (sharding, clustering) ou comandos específicos (ex.: Redis possui comandos de listas, sets etc.), demandando mais estudo.

Observações

  • Aprender a modelar o domínio em pares chave-valor, ao invés de usar tabelas relacionais, requer certa mudança de mentalidade.
  • Produtos como DynamoDB possuem conceitos adicionais (partition key, sort key, global/local secondary indexes) que podem aumentar a curva de aprendizado.

2. Facilidade de Modelagem de Dados

Nota: 6/10

Por Que

  • Para dados extremamente simples (pequenas peças de informação associadas a uma chave), a modelagem é muito fácil.
  • Já se o domínio tem relacionamentos complexos, simular joins e consultas avançadas pode ser complicado. Normalmente é preciso criar padrões de acesso (e.g., duplicar dados, criar convenções de chaves combinadas) para suprir o que um relacional faria naturalmente.

Observações

  • Esse tipo de banco funciona melhor quando cada chave e valor são autossuficientes ou quando a aplicação só precisa buscar os valores pela chave direta.
  • Se o sistema demanda queries de múltiplos campos, a modelagem se complica, exigindo estratégias como “indexar no nome da chave” ou “armazenar no valor e parsear”.

3. Escalabilidade / Taxa de Transferência

Nota: 9/10

Por Que

  • Bancos chave-valor são normalmente excelentes em escalabilidade horizontal. Muitos foram projetados para lidar com altíssima taxa de escrita e leitura (ex.: DynamoDB, Cassandra “like”).
  • O modelo de acesso é simples (pega, salva valor por chave), o que facilita particionar (sharding) a carga pelos nós.

Observações

  • Redis, quando configurado em clusters, pode atingir altíssimas taxas de transferência, porém é in-memory (exige cuidado com tamanho total de dados).
  • Serviços em nuvem como Amazon DynamoDB oferecem escalabilidade praticamente elástica, mas exigem custo e algumas limitações (capacidade provisionada).

4. Disponibilidade e Tolerância de Partição

Nota: 8/10

Por Que

  • Muitas soluções de chave-valor nasceram com o intuito de rodar em ambientes distribuídos e oferecer alta disponibilidade (AP no teorema CAP, priorizando disponibilidade e tolerância a partição).
  • DynamoDB, por exemplo, replica dados em múltiplas zonas de disponibilidade; Riak e Cassandra (no modo KV) podem continuar operando mesmo com partições de rede.

Observações

  • O nível exato de disponibilidade depende da configuração de replicação e da escolha de consistência (por exemplo, R=quorum, W=quorum em Riak).
  • Em alguns casos, bancos KV abrem mão de consistência forte para manter disponibilidade alta.

5. Consistência

Nota: 5/10

Por Que

  • Em geral, bancos KV enfatizam velocidade e disponibilidade, muitas vezes adotando consistência eventual.
  • Alguns oferecem modos de consistência configuráveis (ex.: Redis cluster com replicação, DynamoDB com leituras “eventual” ou “strong” de forma seletiva).
  • Quando se precisa de transações ACID complexas, o modelo KV não é tão adequado.

Observações

  • Para uso típico (cache, sessão de usuário, contadores, etc.), a eventual consistency normalmente é suficiente.
  • É possível ter alguma atomicidade em operações pontuais (e.g., Redis MULTI/EXEC, DynamoDB TransactWriteItems), mas não no mesmo nível de um relacional com joins e constraints.

6. Suporte, Maturidade, Comunidade e Compatibilidade

Nota: 8/10

Por Que

  • Bancos como Redis e DynamoDB contam com comunidades grandes e suporte profissional (Redis Labs, AWS, etc.).
  • Porém, a compatibilidade no sentido de SQL não existe (é um modelo diferente), então aplicações devem adequar-se a APIs específicas (comandos Redis, SDK DynamoDB).
  • De modo geral, a maioria das linguagens de programação possui drivers confiáveis para esses bancos.

Observações

  • Redis é open source e amplamente usado. DynamoDB é um serviço gerenciado, muito maduro dentro da AWS. Riak, Cassandra (quando usado como KV) também têm comunidades fortes.
  • A ausência de uma padronização de query (como o SQL) significa que cada produto tem sua própria API.

7. Prioridade de Leitura e Gravação

Nota: 9/10

Por Que

  • Bancos KV costumam ser extremamente rápidos para leitura e escrita de valores por chave — é o ponto forte do modelo.
  • Se o caso de uso for “acesse valor pela chave” ou “grave valor pela chave” com alta frequência, a performance é excelente.

Observações

  • Operações que exigem buscas por campo no meio do valor ou joins entre valores não são triviais ou requerem índice secundário / hacks. Isso pode diminuir a nota no caso de consultas mais elaboradas, mas para “chave → valor” é praticamente imbatível.

Resumo das Notas

Característica Nota
Curva de Facilidade de Aprendizado 7/10
Facilidade de Modelagem de Dados 6/10
Escalabilidade / Taxa de Transferência 9/10
Disponibilidade e Tolerância de Partição 8/10
Consistência 5/10
Suporte, Maturidade, Comunidade, Compatibilidade 8/10
Prioridade de Leitura e Gravação 9/10

Conclusão

Os bancos de dados chave-valor são uma escolha excelente quando:

  • Precisamos de altíssima performance para leituras/escritas simples via chave.
  • Desejamos escalabilidade horizontal e alta disponibilidade em cenários distribuídos.
  • Podemos tolerar consistência eventual ou apenas precisamos de atomicidade em pequenas operações locais (não transações complexas).

Eles não são ideais quando:

  • O domínio exige transações ACID robustas e relacionamentos complexos.
  • Necessitamos de consultas sofisticadas (filtros em múltiplos campos, joins, agregações avançadas).

Em resumo, bancos chave-valor brilham em casos como caches, session stores, contadores, dados de sessão e alta taxa de escrita em escala, mas podem exigir soluções alternativas para consultas e transações avançadas.

Fonte: https://bytes.updev.dev.br/bancos-de-dados-chave-valor-avaliacao-e-contexto-segundo-principais-caracteristicas/

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maniero

Esses bancos de dados são feitos para facilitar e expor o uso como chave-valor, podem ter algumas otimizações específicas, mas a maioria dos SGDBs internamente são chave-valor.

Algumas pessoas consideram que eles não são bancos de dados, eu considero, apesar de ser de uma forma diferente do que estamos acostumados e quase sempre ele não é usado como banco de dados principal e de forma tradicional. O maior uso deles realmente é cache, mas tem outras aplicações.

Um banco de dados relacional, entre outros modelos, pode ser usado como chave-valor, embora só em casos específicos é uma vantagem, e isso é chamado de EAV.

Um banco de dados relacional costuma ser um monte de páginas de dados usando uma estrutura de dados de árvore, cada um com uma variação que atende melhor as necessidades, em alguns casos usam uma técnica chamada Log Structured Merge, mas de qualquer forma, o dado é armazenado como uma chave e um valor. Em SGDBR a chave costuma ser a tal da chave primária e o valor costuma ser uma tupla com dados, que normalmente são as colunas que deveriam estar ali de acordo com a definição da tabela. E o índice é quase a mesma coisa, só que a chave que você define assim para achar o que quer de forma eficiente e o valor costuma ser ou chave primária para o dado que está procurando ou um ponteiro para o local físico onde ele está. Em alguns casos pode ter vários apontamentos, é muito comum em full text search e outras técnicas de índice invertido (busca em JSON ou array, múltiplos agrupamento de chaves, otimizações por exemplo) ou alguma necessidade específica.

Modelo de documento, grafos e outros costumam seer assim também, mas tudo tem exceções.

Em outra postagem eu falei sobre essas postagens a possibilidade de terem sido feitas por IA, apareceu quem me disse que era certeza. Eu não me importo quem fez, se for algo bom, embora eu aprecio mais as pessoas que dizem que usaram IA para gerar o texto, até que ponto, a não ser que seja só para uma correção que não muda nada importante, isso forma caráter e é mais honesto e justo com as pessoas que vão ler. Em alguns casos a pessoa citar o prompt pode ser algo de grande valor para ensinar as pessoas usarem a IA de forma melhor, eu mesmo me beneficiaria com isso.

S2

Farei algo que muitos pedem para aprender a programar corretamente, gratuitamente (não vendo nada, é retribuição na minha aposentadoria) (links aqui no perfil também).