Sistemas de Processamento de Dados: OLAP e OLTP em Detalhe
Os sistemas OLAP (Processamento Analítico Online) e OLTP (Processamento de Transações Online) são pilares do processamento de dados, cada um com um foco distinto. Enquanto o OLAP é projetado para análise, o OLTP se concentra em transações.
No universo da ciência de dados, a manipulação da informação é crucial antes de sua aplicação. OLAP e OLTP são dois sistemas de processamento que se destacam nesse cenário, sendo largamente utilizados por empresas e indivíduos.
Apesar de suas abordagens e objetivos distintos, ambos os sistemas são indispensáveis para resolver desafios críticos de negócios. Em um Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD), eles desempenham papéis complementares, auxiliando nas tarefas analíticas e transacionais das organizações.
A seguir, exploraremos em detalhes o OLAP e o OLTP, incluindo suas vantagens, limitações e as diferenças cruciais que os separam.
O que é um Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD)?
Um SGBD é uma ferramenta essencial para o gerenciamento abrangente dos dados de uma organização. Ele permite o acesso, bloqueio e modificação de dados, conforme necessário. A estrutura de um banco de dados é definida por meio de um esquema.
O SGBD proporciona uma visão centralizada de todos os dados, permitindo que diversos usuários acessem informações de vários locais de maneira precisa e controlada. Ele também define quais dados podem ser visualizados pelos usuários finais e como, através de diferentes visões do esquema do banco de dados.
Adicionalmente, o SGBD oferece independência física e lógica, protegendo aplicativos e usuários das complexidades de localização dos dados. O sistema é composto por vários componentes integrados que fornecem um ambiente gerenciado e consistente para acesso, criação e modificação de dados. Esses componentes incluem:
- Mecanismo de armazenamento
- Catálogo de metadados
- Linguagem de acesso ao banco de dados
- Mecanismo de otimização
- Processador de consultas
- Gerenciador de bloqueio
- Gerenciador de registros
- Utilitários de dados
Existem diversos sistemas e modelos de SGBD, incluindo NoSQL DBMS, DBMS em memória, DBMS em nuvem, DBMS multimodelo, DBMS colunar, NewSQL DBMS e RDBMS. A principal vantagem do SGBD é permitir que programadores e usuários de aplicativos acessem dados semelhantes, mantendo a integridade das informações.
OLAP vs. OLTP: Conceitos Fundamentais
O que é OLAP?
O Processamento Analítico Online (OLAP) é um sistema que executa análises multidimensionais em grandes volumes de dados, com alta velocidade. Esses dados geralmente provêm de data marts, data warehouses ou outras fontes centralizadas.
Sistemas OLAP são ideais para cálculos analíticos complexos, inteligência de negócios, mineração de dados e outras funções de relatórios de negócios, como orçamento, previsão de vendas e análise financeira.
No coração dos bancos de dados OLAP está o cubo OLAP, que permite consultar, relatar e analisar dados multidimensionais rapidamente. Cada dimensão de dados representa um elemento específico dentro de um conjunto de dados.
Por exemplo, os números de vendas podem ser analisados por diferentes dimensões, como época do ano, região, modelos de produtos, entre outros.
O cubo OLAP expande a estrutura de linhas e colunas de um banco de dados relacional, adicionando camadas para acomodar várias dimensões de dados. Esses dados históricos são armazenados em um esquema de floco de neve ou estrela.
Exemplos de aplicações do OLAP incluem análise de tendências de desempenho financeiro e de marketing, recomendações de filmes ou séries em plataformas de streaming e a criação de listas de reprodução personalizadas com base nas preferências dos usuários.
Em suma, o OLAP armazena dados históricos para extrair informações relevantes e auxiliar na tomada de decisões de negócios mais assertivas. O processamento de dados em OLAP é geralmente mais demorado.
Existem três tipos principais de sistemas OLAP:
- OLAP multidimensional, que indexa diretamente o banco de dados multidimensional.
- OLAP relacional, que realiza análises multidimensionais em dados armazenados dinamicamente em um banco de dados relacional.
- OLAP híbrido, uma combinação do OLAP relacional e multidimensional, que busca aliar capacidade de processamento e armazenamento de dados.
O que é OLTP?
O Processamento de Transações Online (OLTP) é um sistema que permite a execução de várias transações de banco de dados por diferentes usuários, através da internet. É a base de inúmeras transações diárias, desde operações em caixas eletrônicos até compras e reservas online.
O OLTP processa transações financeiras e não financeiras, como o envio de mensagens de texto e alterações de senha. Ele utiliza um banco de dados relacional que:
- Permite acesso multiusuário aos mesmos dados.
- Processa um grande número de transações simples, como atualizações, exclusões e inserções.
- Oferece conjuntos de dados para rápida recuperação, consulta e pesquisa.
- Suporta processamento rápido, com tempos de resposta na ordem de milissegundos.
- Garante alta disponibilidade com backups incrementais constantes.
Muitas organizações utilizam sistemas de software OLTP para fornecer informações para sistemas OLAP, destacando a complementaridade entre os dois em um ambiente orientado a dados.
Considere um exemplo prático: um casal com uma conta conjunta em um banco. Ambos tentam sacar simultaneamente o valor total da conta em diferentes caixas eletrônicos. O sistema OLTP garante que o valor sacado não exceda o saldo disponível, priorizando a integridade das transações em vez da análise de dados.
OLAP vs. OLTP: Funcionamento
Como funciona o OLAP?
O OLAP armazena dados em data warehouses, que são coletados de diversas fontes. Os dados são então limpos, organizados e estruturados em cubos de dados. Cada cubo OLAP contém dados categorizados por diferentes dimensões, como região geográfica de vendas, período de tempo e clientes. Esses dados são derivados de tabelas de dimensão.
Os dados são organizados hierarquicamente, facilitando a localização de informações pelos usuários. Os cubos de dados são pré-resumidos em dimensões para agilizar o tempo de consulta. Analistas realizam cinco operações analíticas nos bancos de dados multidimensionais:
- Roll-up
- Drill-down
- Slice
- Dice
- Pivot
O sistema OLAP identifica as interseções de dimensões (por exemplo, produtos vendidos em uma região específica, a um determinado preço, em um período específico) e exibe os dados.
Como funciona o OLTP?
Sistemas OLTP capturam informações transacionais, processam dados e atualizam o banco de dados de back-end para refletir as novas entradas. Essas atualizações geralmente envolvem poucos registros, mesmo que os aplicativos sejam complexos.
Um Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados Relacional (RDBMS) é usado para controlar e gerenciar o OLTP. O OLTP exige um banco de dados capaz de lidar com várias atualizações e consultas, enquanto oferece suporte a tempos de resposta rápidos, o que faz do RDBMS uma boa opção.
Sistemas OLTP são utilizados por funcionários de front-end, como caixas de banco, para executar transações de banco de dados. Aplicativos de autoatendimento para clientes, como e-commerce e serviços bancários online, também geram transações de banco de dados online.
Em geral, sistemas de processamento de transações online adotam uma arquitetura de três camadas, que consiste em camadas de aplicação, dados e apresentação.
OLAP vs. OLTP: Características
Características do OLAP
As principais características do OLAP são:
- Permitir que empresários tenham uma visão dimensional e lógica dos dados.
- Oferecer suporte multiusuário.
- Atuar como mediador entre o front-end e os data warehouses.
- Armazenar os resultados separadamente das fontes de dados.
- Oferecer desempenho de documentação consistente.
- Distinguir entre valores ausentes e zero.
- Ignorar valores ausentes e calcular os valores corretos.
- Facilitar análises complexas e consultas interativas para os usuários.
- Possibilitar a realização de comparações e cálculos complexos.
- Apresentar os resultados em gráficos e tabelas.
Características do OLTP
Aplicativos baseados em OLTP possuem diversos recursos e características. Alguns são:
- Modificação frequente de dados.
- Conjuntos de dados indexados para consulta, recuperação e pesquisa rápidas.
- Tempos de resposta rápidos, medidos em milissegundos.
- Transações envolvendo poucos registros de banco de dados e pequenas quantidades de dados.
- Acomodar um grande volume de usuários simultâneos acessando dados.
- Transações de dados que ocorrem em uma ordem específica, impedindo que os usuários alterem qualquer dado nela.
- Envolver transações simples, como inserções, exclusões, consultas simples e atualizações de dados.
- Alta disponibilidade de dados.
OLAP vs. OLTP: Aplicações
Usos do OLAP
Empresas de diversos setores podem usar o sistema OLAP para obter informações sobre dados relacionados a engajamento, finanças, mercados e vendas. Algumas aplicações dos sistemas OLAP incluem:
- Relatórios de vendas.
- Previsão.
- Orçamento.
- Relatórios de gestão.
- Marketing.
- Gerenciamento de processos.
Usos do OLTP
Sistemas de software OLTP encontram uso em uma ampla gama de mercados. Alguns exemplos incluem:
- Acesso a serviços bancários online.
- Envio de mensagens de texto.
- Compras online.
- Entrada de pedidos.
- Visualização de dados por equipes de call center.
- Atualização de dados do cliente.
- Registro de resultados de pesquisas por telemarketing.
- Reserva de passagens aéreas.
OLAP vs. OLTP: Benefícios
Benefícios do OLAP
O OLAP é uma ferramenta essencial para as empresas aprimorarem sua compreensão sobre vendas, marketing, processos e engajamento. A disponibilidade de mais dados permite que as empresas tomem decisões mais precisas. Alguns dos benefícios de usar o OLAP incluem:
- Insights aprimorados.
- Dados confiáveis.
- Relatórios ad hoc.
- Acesso rápido.
- Dados multidimensionais.
- Processamento de dados de alta velocidade.
- Informações agregadas e detalhadas.
- Expressões comerciais familiares.
- Cenários “e se”.
- Curva de aprendizado simplificada.
- Cálculos focados em negócios.
- Relatórios de autoatendimento.
- Flexibilidade.
- Cálculos confiáveis.
Benefícios do OLTP
Os benefícios incluem:
- Atomicidade.
- Simultaneidade.
- Maior usabilidade.
- Alta velocidade.
- Visão completa do negócio.
- Plataforma única.
- Suporte a grandes bancos de dados.
- Base de clientes expandida.
- Restrições de segurança.
- Consistência.
- Fácil manipulação de dados através de particionamento.
- Atuar como um alimentador para outros bancos de dados, como OLAP.
- Tomada de decisão em um nível superior.
- Transações fáceis de usar e convenientes.
- Ampliar a base de clientes atraindo novos.
OLAP vs. OLTP: Limitações
Limitações do OLAP
Apesar de suas muitas vantagens, os sistemas OLAP também têm limitações. A principal é que eles podem ser menos atraentes para alguns usuários. Outras limitações incluem:
- Alto custo.
- Riscos potenciais.
- Capacidade de computação limitada.
- Dependência de um modelo relacional.
- Necessidade de pré-modelagem.
- Modelo abstrato.
- Análise interativa superficial.
- Forte dependência de TI.
- Processamento potencialmente mais lento.
Limitações do OLTP
Assim como o OLAP, os sistemas OLTP também apresentam desafios ou deficiências, com base em seu design e sistemas de gerenciamento. Algumas limitações incluem:
- Silos de dados e sobrecarga.
- Análise limitada.
- Dificuldades para pequenas e médias empresas.
- Falhas relacionadas ao hardware.
- Impacto nas transações online em caso de falhas de hardware.
- Número limitado de consultas e atualizações.
- Necessidade de equipes para manter as operações.
- Vulnerabilidade a intrusos e hackers.
- Perda de dados significativa em caso de falha do servidor, afetando os negócios.
OLAP vs. OLTP: Diferenças
A principal diferença entre os dois sistemas de processamento online é sua finalidade: analítica versus transacional. Cada sistema é otimizado para desempenhar sua função específica, auxiliando na tomada de decisões de negócios.
O OLAP é projetado para realizar análises de dados complexas, sendo utilizado por cientistas de dados, profissionais de conhecimento e analistas de negócios. Por outro lado, o OLTP é otimizado para processar grandes volumes de transações, sendo utilizado por funcionários da linha de frente, como caixas de banco e balconistas de hotéis.
As principais diferenças entre OLAP e OLTP estão resumidas na tabela abaixo.
| Parâmetros | OLAP | OLTP |
| Fonte de Dados | Dados históricos de diferentes bancos de dados ou de diferentes bancos de dados OLTP. | Dados operacionais atuais. |
| Foco | Extração de informações para análises complexas, envolvendo um grande número de registros. | Atualizações, exclusões e inserções simples em bancos de dados, envolvendo um ou poucos registros. |
| Características | Visualização com planilha, grande volume de dados. | Fácil criação e manutenção, grande número de transações online. |
| Transações | Menos frequentes, porém mais longas. | Muito frequentes, rápidas e curtas. |
| Consulta | Relativamente lenta devido ao grande volume de dados. | Muito rápida. |
| Integridade | Pode ser um problema, pois o banco de dados não é modificado com frequência. | Mantém restrições de integridade dos dados. |
| Tempo | Longo tempo de processamento para consultas complexas. | Rápido em comparação com OLAP. |
| Normalização | Tabelas não normalizadas. | Tabelas normalizadas. |
| Operação | Leitura e raramente gravação. | Ambas as operações de gravação e leitura. |
| Design | Foco em um assunto. | Foco no aplicativo. |
| Requisitos de espaço | Geralmente grande devido a grandes conjuntos de dados. | Geralmente pequeno se os dados históricos são arquivados. |
| Produtividade | Aumenta a produtividade de analistas de dados, executivos e gerentes de negócios. | Aumenta a produtividade dos usuários finais. |
| Backup e Recuperação | Recuperação de dados perdidos do banco de dados OLTP. | Backups regulares necessários. |
| Processo | Resultados rápidos para dados usados regularmente. | Resposta rápida à consulta. |
| Número de Usuários | Milhares de usuários. | Centenas de usuários. |
| Tipos de Usuários | Cientistas de dados, CEOs, gerentes, alta administração e outros que precisam de informações detalhadas sobre todos os dados. | Funcionários de linha de frente que precisam de informações essenciais. |
| Aplicativo | Orientado a assunto, usado para análise, mineração de dados, etc. | Orientado a aplicativos, usado para tarefas de negócios. |
Conclusão
A escolha entre sistemas de software de processamento de dados OLAP e OLTP depende dos objetivos de cada organização. O OLAP auxilia na exploração do valor de grandes volumes de dados, enquanto o OLTP agiliza o processamento de um grande número de transações.
Ferramentas tradicionais de OLAP exigem experiência em modelagem de dados e cooperação entre diferentes áreas de negócio, enquanto sistemas OLTP são essenciais para a condução dos negócios.
Muitas organizações utilizam ambos os sistemas em conjunto, com o OLAP sendo usado para analisar dados que possam melhorar os processos em sistemas OLTP.
A escolha ideal depende das necessidades específicas de análise de dados ou transação, e a combinação de ambos os sistemas pode ser a melhor solução para empresas que buscam um desempenho otimizado.