Otimizando performance do banco de dados

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Nesse artigo mostraremos como você pode estar otimizando a performance do banco de dados. Otimizar a performance de um banco de dados é essencial para garantir rapidez, eficiência e confiabilidade nas operações de uma organização. Assim, com o aumento constante do volume de dados, técnicas eficazes de otimização se tornam imprescindíveis para evitar lentidão e gargalos.

Problemas comuns no banco de dados

Primeiramente precisamos entender os problemas comuns encontrados em banco de dados.

Alto uso de CPU: Geralmente causado por problemas de concorrência e queries ineficientes.

Queries lentas: Pode ser causada por diversos fatores, como um hardware insuficiente, falta de indexação, queries não otimizadas, etc.

Gargalos de I/O no disco: Quando as operações de I/O se tornam uma limitação, isso se torna um gargalo crítico, dado que as operações do banco de dados constantemente realizam leitura e escrita em disco. Pode representar problemas de design no banco de dados, hardware, etc.

Falta de índices: Quando os índices não são utilizados ou são utilizados de forma inadequada, uma query pode levar muito tempo para executar, e caso haja um uso excessivo de indices, a escrita do banco pode ser afetada.

Otimizando a performance de seu banco de dados

A seguir são apresentadas algumas técnicas para otimizar a performance do seu banco de dados.

Otimize queries

Existem várias formas de otimizar queries do banco de dados. Segue abaixo algumas dicas.

Não usar SELECT *: No SELECT, informe apenas as colunas que são necessárias. Evite retornar dados que não serão utilizados.

Restrinja o número de linhas com LIMIT: Isso irá reduzir a quantidade de dados trafegados.

Faça uso de paginação: É importante que suas APIs possuam paginação para  evitar que o banco de dados gere um trafego de saída muito alto.

Reescreva queries: Durante a concepção de um sistema é normal que algumas queries não tenham a melhor performance possível. Na etapa de otimização, você simplifica a estrutura de queries e tenta reduzir JOINs e Subqueries para tornar a query mais eficiente.

Faça uso de índices: O uso de índices é extremamente importante para otimização de uma query. Os indices tornam as queries mais rápidas. Porém, tome cuidado, pois índices ocupam espaço em disco. Além disso muitos índices em uma tabela com muita escrita pode prejudicar a escrita do banco de dados.

Cuidado com JOINs: Realize JOINs apenas nas tabelas necessárias e evite o uso excessivo de JOINs.

Faça uso de Cache

O uso de cache é extremamente importante, permitindo diminuir a carga do banco de dados. Segue abaixo algumas dicas.

Cache em memória: Bancos de dados como Redis e Memcached podem diminuir a quantidade de solicitações diretas no banco de dados. Além disso, aumentam significativamente o desempenho na obtenção dos dados. Porém, é importante possuir uma estratégia de invalidação de dados do cache.

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Faça uso de CDNs (Content Delivery Network): Alguns tipos de conteúdo não precisam ficar armazenados no banco de dados. É importante servir conteúdo estático diretamente via CDNs, por que a CDN possui uma camada de cache otimizada para distribuir esse tipo de conteúdo.

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Índices em bancos de dados

É muito importante o uso de índices em bancos de dados, porem é importante selecionar o tipo certo de índice. Irei mostrar os dois tipos de índices mais comuns, o B-tree e o Hash.

B-tree: São o tipo de indice padrão para a maioria dos sistemas de bancos de dados. É uma estrutura em árvore que permite pesquisas rápidas com baixo uso de IO.

BTREE

  • É extremamente flexível.
  • Ótimo para queries dentro de uma determinada “faixa”, como datas.
  • Ideal caso você não saiba exatamente o tipo de índice que deseja utilizar.

Hash: Um hash é uma função em que se obtém uma entrada e se gera uma saída. Nesse caso, um indice hash separa as chaves em grupos separados a partir e uma função de hash.

hash

  • Excelente em casos em que colunas devem ser checadas diretamente via operações de igualdade (id = 90000)
  • Performance O(1).

Otimize o hardware

O hardware o qual seu banco de dados está operando é extremamente importante. Dessa forma, é necessário que os seguintes componentes de seu hardware estejam otimizados.

  • CPU: Auxilia na performance, cálculos e transformações de dados.
  • Memória: Quanto mais memória, menos o disco é consumido, resultando em acesso mais rápido a dados.
  • Disco: Reduz os tempos de acesso a dados, tornando leitura e escrita melhores.

Utilize réplicas de leitura

Réplicas de leitura em bancos de dados são uma estratégia de otimização usada para melhorar o desempenho e a escalabilidade de aplicações que dependem de operações de leitura em grande escala. Dentre os benefícios, se encontram o desempenho otimizado, escalabilidade horizontal e alta disponibilidade. O banco de dados principal replica dados para as réplicas de leitura, podendo atualizar as réplicas em tempo real no modo síncrono ou com um pequeno atraso no modo assíncrono.

replica

Utilize ferramentas de monitoramento

Existem diversas formas de monitorar o seu banco de dados, principalmente na nuvem. Por exemplo, o AWS Performance Insights é uma ferramenta de monitoramento e otimização de desempenho para bancos de dados gerenciados na AWS. Dessa forma, ele ajuda os administradores de banco de dados a entenderem e melhorarem o desempenho de suas instâncias de banco de dados, fornecendo métricas detalhadas e análises de desempenho.

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Conclusão

Portanto, a otimização de performance em bancos de dados é um aspecto crucial para garantir a eficiência e a responsividade das aplicações. Dessa forma, com a crescente demanda por processamento rápido e confiável de grandes volumes de dados, torna-se indispensável implementar estratégias eficazes de otimização.

Em suma, a otimização de performance em bancos de dados não é uma tarefa única, mas um processo contínuo que exige atenção constante e ajustes regulares. Por fim, investir tempo e recursos nessa área pode resultar em uma melhoria significativa na experiência do usuário, redução de custos operacionais e maior capacidade de resposta do sistema, permitindo que as organizações aproveitem ao máximo suas aplicações e infraestrutura de TI.

Créditos ao freepik pelas imagens.

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