Introdução ao Delta Lake: tudo o que você precisa saber

Se você está buscando uma abordagem inovadora e eficiente para o armazenamento de dados, o Delta Lake pode ser a solução ideal. Esta estrutura de armazenamento de código aberto não só oferece transações ACID e metadados escaláveis, mas também possibilita um gerenciamento robusto de dados em ambientes complexos. Com sua capacidade de suportar tanto ingestão em lote quanto streaming, o Delta Lake garante que suas informações estejam sempre atualizadas e prontas para análises avançadas.

Neste post, você conhecerá a fundo as vantagens do Delta Lake, incluindo seu funcionamento e arquitetura, além de compará-lo a soluções tradicionais de data lakes.

O que é Delta Lake?

Delta Lake é uma estrutura de armazenamento de código aberto que possibilita a construção de uma arquitetura de Lakehouse independente de formato. Essa solução é projetada para funcionar com diversos motores de computação, como Spark, PrestoDB, Flink, Trino, Hive, Snowflake, Google BigQuery, Athena, Redshift e Databricks.

Uma das principais características do Delta Lake é a sua capacidade de oferecer recursos como transações ACID, que garantem a integridade e confiabilidade dos dados. Ele também dispõe de metadados escaláveis, que simplificam o gerenciamento de informações em ambientes complexos e de grande escala.

Histórico de Auditoria e Conformidade

O Delta Lake conta com um histórico de auditoria, que permite rastrear alterações nos dados ao longo do tempo, facilitando a conformidade e a governança de dados. Este recurso é essencial para empresas que precisam acompanhar a evolução dos dados e garantir que suas práticas estejam alinhadas com as regulamentações.

Flexibilidade na Estrutura de Dados

Outro aspecto importante do Delta Lake é a evolução e exigência de esquema, permitindo que os usuários modifiquem seus dados e a estrutura do banco de dados de forma flexível, sem comprometer a integridade dos dados já existentes. Essa flexibilidade é especialmente útil em cenários onde os dados estão em constante mudança.

Além de suas capacidades técnicas, o Delta Lake é apoiado por uma comunidade ativa, com ampla documentação e suporte, tornando-o uma escolha popular em ambientes de produção, onde é utilizado em mais de 10.000 casos.

Vantagens do Delta Lake

O Delta Lake oferece uma série de vantagens atraentes para empresas que buscam melhorar a qualidade e a eficiência de seus dados:

1. Prevenção de corrupção de dados: O Delta Lake mantém um log de transações, garantindo que as consultas sempre se refiram a um estado consistente da tabela, mesmo em casos de falha nas operações ETL.

2. Consultas mais rápidas: Graças ao log de transações, o Delta Lake evita operações custosas de listagem, centralizando estatísticas e permitindo técnicas de skipping de dados, o que torna as consultas significativamente mais rápidas.

3. Aumento da frescura dos dados: Projetado para suportar ingestão em lote e streaming, o Delta Lake permite atualizações frequentes e a compactação automática de arquivos pequenos, garantindo que os dados estejam sempre prontos para uso.

4. Conformidade: O Delta Lake disponibiliza ações de DELETE e UPDATE, facilitando a manipulação de dados e atendendo a regulamentações como GDPR e CCPA.

5. Transformações ACID: O Delta Lake assegura que as transações possuam características ACID (Atomicidade, Consistência, Isolamento e Durabilidade), garantindo a integridade dos dados armazenados.

6. Versionamento de dados: Os desenvolvedores podem acessar versões anteriores dos dados, permitindo reverter ou reproduzir eventos conforme necessário, uma funcionalidade essencial para análises e auditorias.

Essas vantagens tornam o Delta Lake uma solução inovadora e eficaz para empresas que dependem de dados confiáveis e de alta qualidade.

Como funciona o Delta Lake?

O Delta Lake opera como uma camada de armazenamento otimizada que fornece a base para tabelas em um lakehouse no Databricks. Este software estende arquivos de dados Parquet com um log de transações que possibilita transações ACID e um gerenciamento escalável de metadados.

Integração com Apache Spark

Uma das grandes vantagens do Delta Lake é sua compatibilidade com as APIs do Apache Spark, permitindo uma integração estreita com o Structured Streaming. Isso possibilita o uso de uma única cópia de dados tanto para operações em lote quanto para streaming, promovendo processamento incremental em larga escala.

Log de Transação

O log de transação do Delta Lake possui um protocolo aberto que pode ser utilizado por qualquer sistema para ler o log. Cada escrita em uma tabela Delta cria uma nova versão da tabela, permitindo consultar versões anteriores por meio do log de transações, fundamental para garantir a integridade dos dados e facilitar auditorias.

Atualizações e Modificações

O Delta Lake também suporta atualizações através de transações atômicas, como operações de merge e sobreescritas seletivas, permitindo a atualização do esquema da tabela sem reescrever os dados, promovendo flexibilidade no gerenciamento.

Em resumo, o Delta Lake otimiza o armazenamento e o processamento de dados, garantindo consistência, escalabilidade e facilidade de uso.

Arquitetura do Delta Lake

A arquitetura do Delta Lake é uma solução robusta que une o melhor dos data lakes e data warehouses. Ela é composta por várias camadas e componentes que permitem uma gestão de dados eficiente e escalável.

Camadas de Dados

A arquitetura do Delta Lake divide-se em três camadas principais:

1. Camada Bronze: Captura os dados brutos de diferentes fontes, como sistemas IoT e bancos de dados relacionais. Os dados são armazenados "como estão", preservando toda a metadata necessária para um histórico completo.

2. Camada Silver: Aqui, os dados passam por transformação e limpeza, resultando em uma versão mais estruturada. Esta camada é usada principalmente por analistas e cientistas de dados, onde operações de mesclagem e limpeza são realizadas.

3. Camada Gold: Nesta camada final, os dados são altamente refinados e preparados para análises avançadas e aplicações de machine learning. Os dados passam por verificações rigorosas e são otimizados para suportar consultas em tempo real.

Log de Transações

O log de transações armazena metadados e informações sobre alterações nos arquivos de dados. Utilizando arquivos Parquet, o log permite versionamento e recuperação segura dos dados, garantindo flexibilidade e consistência nas operações.

Armazenamento em Nuvem

O Delta Lake foi projetado para funcionar em diferentes sistemas de armazenamento de objetos, como S3 e Azure Data Lake, garantindo alta durabilidade e escalabilidade. A integração com sistemas de nuvem permite que os dados sejam acessados de forma eficiente, independentemente de onde estão armazenados.

Integridade dos Dados

A arquitetura assegura a integridade dos dados por meio de transações ACID. Essa abordagem protege os dados durante as operações de leitura e escrita, aumentando a confiabilidade do sistema.

A arquitetura do Delta Lake se destaca por unir a flexibilidade de um lake tradicional às capacidades avançadas de gerenciamento de transações e metadados.

Comparação entre Delta Lake e Data Lake Tradicional

Quando se trata de armazenamento de dados, é crucial entender as diferenças entre um Delta Lake e um Data Lake tradicional. Ambos desempenham papéis fundamentais, mas suas características são distintas:

1. Confiabilidade e consistência: O Delta Lake introduz transações ACID, garantindo operações de leitura e escrita consistentes. Em contraste, os Data Lakes tradicionais podem resultar em dados corrompidos.

2. Tratamento de metadados: O Delta Lake oferece um tratamento escalonável de metadados, facilitando a gestão eficiente, enquanto Data Lakes tradicionais frequentemente apresentam dificuldades nesse aspecto.

3. Unificação de processamento: No Delta Lake, o processamento de dados em lote e em tempo real é unificado, permitindo consultas eficazes. Em um Data Lake tradicional, pode ser necessário usar soluções separadas.

4. Otimização de processos: O Delta Lake otimiza a coleta e tratamento de dados, reduzindo tempo de processamento, enquanto os Data Lakes tradicionais podem exigir etapas mais longas e custosas.

5. Facilidade de análise de dados: A arquitetura do Delta Lake torna viável a utilização de algoritmos estatísticos para análises em tempo real, algo que pode ser impraticável em Data Lakes tradicionais.

O Delta Lake simplifica a evolução de esquema, permitindo alterações na estrutura da tabela sem interromper os pipelines de dados, enquanto os Data Lakes tradicionais costumam dificultar essa flexibilidade.

Concluindo

Vale a pena considerar o Delta Lake como uma solução estratégica para o armazenamento e gerenciamento de dados em sua organização. Neste post, exploramos suas principais vantagens, como a capacidade de transações ACID, flexibilidade na estrutura de dados e suporte a diferentes fontes, que o tornam uma opção robusta e eficiente em comparação com Data Lakes tradicionais.

Se você busca um sistema que não apenas acomode volumes massivos de dados, mas que também assegure consistência, integridade e rapidez nas consultas, o Delta Lake se destaca como um investimento valioso para aprimorar sua arquitetura de dados. Com uma comunidade ativa e diversas possibilidades de integração, ele promete transformar a maneira como você lida com informações em seu ambiente de trabalho.