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ETL: a importância da Preparação de Dados

POR
Diego Dias

Entre as diversas metodologias que compõem o arsenal de um profissional de dados, o processo de ETL (Extração, Transformação e Carga) se destaca como um dos pilares fundamentais.

Sua função vai além da simples organização de dados: ele é a base para garantir a integridade e a qualidade das informações que serão usadas para gerar insights e guiar decisões estratégicas.

Neste artigo, vamos explorar em detalhes o que é ETL, seu papel crucial no ciclo de vida de dados e como ele influencia diretamente a carreira dos profissionais que atuam nesta área.


‍ETL é uma sigla que representa as três etapas principais no processo de integração e análise de dados: Extração (Extraction), Transformação (Transformation) e Carga (Loading).

Na etapa da Extração, os dados são coletados a partir de diversas fontes, que podem incluir bancos de dados, sistemas de arquivos e outras fontes de dados. O objetivo aqui é extrair dados brutos e relevantes dessas fontes para uma análise posterior.


Após a extração dos dados, eles geralmente precisam ser transformados para que possam ser integrados, limpos e preparados para análise.


As transformações podem incluir cálculos, agregações, padronizações e outras operações para garantir a consistência e qualidade dos dados.


Por último, eles são carregados em um repositório de dados (Data Warehouse), onde podem ser armazenados e acessados para análises posteriores.


Os dados são organizados em estruturas que facilitam a consulta e análise, tornando-os disponíveis para relatórios, visualizações, mineração de dados e outras atividades analíticas.


O processo ETL é fundamental para empresas que desejam realizar análises significativas a partir de grandes volumes de dados vindos de diferentes fontes.


Ele permite que as organizações obtenham insights valiosos para tomar decisões informadas, identificar padrões, tendências e correlações nos dados, e apoiar o processo de tomada de decisão estratégica.


É claro que quando falamos sobre ETL , há muito mais por trás desses três pilares (extração, transformação e carga).


É preciso trabalhar com estatísticas, dados fora do padrão, dados faltantes, utilizar metodologias ágeis e ferramentas que se adequem às necessidades.


Em uma pesquisa publicada pela Forbes, por exemplo, descobriu-se sobre como e onde é dedicado a maior parte do tempo de trabalho quando fazemos uma análise, sendo 60% desse tempo gasto apenas com limpeza e organização dos dados coletados.

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1 → A Jornada ETL

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É importante entendermos a jornada da análise de dados e como esse caminho é construído, assim como os profissionais envolvidos.

Extraindo

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Na primeira parte, quando os dados brutos são extraídos, o engenheiro de dados atua diretamente para organizá-los, limpá-los e padronizá-los, transformando-os para que sejam armazenados no repositório.

Também é possível que nessa etapa esteja envolvido um profissional considerado raro no mercado, atuando mais em empresas grandes com processos bem definidos, que é o arquiteto de dados.

Basicamente, esses profissionais constroem o passo-a-passo (pipeline).

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O papel do engenheiro de dados na extração

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O engenheiro de dados é o profissional mais diretamente envolvido nesta fase.
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Ele precisa garantir que os dados sejam extraídos de maneira estruturada e não-estruturada, dependendo da fonte, e que estejam prontos para passar pela transformação subsequente.

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Entre suas responsabilidades estão:

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  • Selecionar as ferramentas e tecnologias adequadas para realizar a extração.
  • Garantir que a extração seja eficiente, mesmo quando se lida com grandes volumes de dados.
  • Automatizar processos para garantir extrações contínuas e em tempo real, quando necessário.

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A extração de dados pode parecer simples à primeira vista, mas existem diversos desafios.

Por exemplo, quando os dados provêm de sistemas legados que não foram construídos para integrar facilmente com tecnologias modernas, o engenheiro de dados precisa encontrar maneiras de conectá-los.

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Além disso, ele deve garantir que todos os dados extraídos estejam disponíveis para a próxima etapa do processo sem perdas.


O arquiteto de dados e a estratégia de extração

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Em organizações maiores e com estruturas mais complexas, o arquiteto de dados pode atuar ao lado do engenheiro de dados para garantir que o processo de extração ocorra sem falhas.

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O arquiteto de dados é responsável por desenhar a arquitetura completa de como o pipeline de dados deve funcionar, e isso inclui planejar as fontes de dados a serem integradas e definir quais protocolos serão usados para extrair as informações.

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Além disso, o arquiteto de dados tem um papel estratégico na definição de como os dados serão extraídos em diferentes formatos e como eles serão padronizados para que possam passar pelas próximas etapas de transformação.

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Esse planejamento é essencial, especialmente em empresas que gerenciam uma variedade de fontes de dados, como é o caso de bancos, empresas de telecomunicação e organizações de e-commerce, onde a quantidade de dados extraídos diariamente pode chegar a petabytes.

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Transformando
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O conceito de ETL não consiste em uma ou outra etapa do processo, mas em todas. Cada profissional, seja um engenheiro de dados ou outro ao longo das etapas, trabalha a transformação, organização e o repasse de dados para frente.

Porém, na transformação de dados, podemos encontrar diferentes tipos de operações:
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Conversão de tipos de dados

Imagine que em uma tabela de dados consta uma listagem de preços que estão postos em campos lidos pelo computador como textos.

O processo de conversão, transforma esses preços para números e padroniza toda a listagem. Da mesma forma, o inverso pode ser aplicado, entre diversos outros tipos de conversão de dados.
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Dados duplicados
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Como o próprio nome sugere, dados repetidos de forma redundante podem ser limpos para facilitar a análise posterior.


Dados faltantes
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Assim como os dados repetidos, os dados que estão faltando precisam ser conferidos para entender onde ocorreu essa lacuna e após essa identificação, fazendo – caso precise – uma retroalimentação desses dados.


O engenheiro de dados e a transformação

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Durante a transformação, o engenheiro de dados continua desempenhando um papel crucial.
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Ele precisa garantir que os dados extraídos sejam validados, limpos e padronizados para atender às necessidades da empresa.
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A transformação é composta de várias tarefas que podem variar dependendo do tipo de dados.
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Algumas das principais operações incluem:

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  • Conversão de tipos de dados: Um exemplo clássico é quando os dados financeiros que foram extraídos de um sistema são tratados como texto. Durante a transformação, esses valores são convertidos para números, garantindo que possam ser utilizados em cálculos posteriores.
  • Limpando dados duplicados: Dados redundantes podem causar sérios problemas durante a análise. O engenheiro de dados precisa eliminar essas duplicidades e garantir que cada ponto de dados seja único.
  • Tratamento de dados faltantes: Muitas vezes, as bases de dados extraídas possuem lacunas, com informações incompletas. Essas lacunas precisam ser preenchidas ou substituídas com base em regras predefinidas, como o uso de valores médios, estimativas ou até mesmo exclusão de registros quando os dados faltantes comprometerem a análise.

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Em ambientes com grandes volumes de dados, a transformação também pode incluir a divisão dos dados em diferentes categorias, agregando informações ou criando relações entre dados de fontes diversas.
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Isso torna a transformação uma etapa bastante intensiva, que pode consumir a maior parte do tempo do processo ETL.
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A já mencionada pesquisa da Forbes mostrou que 60% do tempo de trabalho em uma análise de dados é dedicado à preparação e organização dos dados, o que inclui principalmente a transformação.

Carregando
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Agora que finalmente temos os dados  transformados e padronizados de maneira organizada, chegamos na fase de carregamento dos dados em um repositório.

Os repositório que podem ser usados são vários, como:
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  • SQL
  • NOSQL
  • Ferramentas Cloud (AWS, Azure, etc)
    ‍

Diretamente ligada a etapa de carregamento, os dados finalmente são repassados

para a última parte do processo, que consiste na análise dos dados.

Novamente o profissional mais utilizado para essa última parte da ETL é o engenheiro de dados, que normalmente é que possui acesso às diferentes ferramentas. Por outro lado, se o dado já estiver em um repositório centralizado é comum que analistas de dados também façam parte do trabalho de tratamento e carregamento de novas tabelas dentro de um Data Lake ou Data Warehouse (DW).

Engenheiro de dados e o carregamento

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Mais uma vez, o engenheiro de dados desempenha um papel importante. Nesta fase, ele precisa garantir que o carregamento dos dados seja feito de maneira eficaz e sem comprometer a integridade dos dados transformados.

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Dependendo da estrutura da organização, o destino dos dados pode variar, mas algumas das opções mais comuns incluem:

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  • Bancos de dados relacionais: Ferramentas como MySQL, PostgreSQL ou SQL Server são usadas quando a empresa prefere armazenar dados em um formato estruturado.
  • Soluções NoSQL: Bancos como MongoDB ou Cassandra são usados para lidar com grandes volumes de dados não estruturados ou semi-estruturados.
  • Data Lakes: Soluções de armazenamento em nuvem como AWS S3 ou Microsoft Azure Blob Storage são amplamente utilizadas quando a empresa deseja armazenar dados brutos ou semi-estruturados.

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O processo de carregamento deve ser eficiente e planejado de forma a garantir que os dados estejam prontamente disponíveis para consulta.

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Aqui, a escalabilidade e a capacidade de lidar com grandes volumes de dados são aspectos críticos.
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2 → A relevância do ETL no ambiente de Big Data

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Com a ascensão do Big Data, a complexidade na gestão de grandes volumes de dados aumentou exponencialmente.

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Antes da era digital, muitas empresas conseguiam gerenciar seus dados usando métodos tradicionais, como bancos de dados relacionais e planilhas.

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No entanto, com o volume, a variedade e a velocidade de dados crescendo constantemente, o processo de ETL tornou-se ainda mais vital para integrar dados de diferentes fontes em um formato coeso e útil.

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Por exemplo, em um ambiente de Data Lake, onde os dados são armazenados em seu formato bruto, o processo de ETL pode se tornar um facilitador de acesso rápido e eficiente às informações necessárias para a análise.

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A diferença entre um Data Warehouse e um Data Lake é significativa nesse aspecto.

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Enquanto o primeiro armazena dados estruturados, o Data Lake permite o armazenamento de dados não estruturados e semi-estruturados.

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Isso amplia o leque de fontes de dados, mas também cria a necessidade de um ETL mais robusto, capaz de lidar com essa variedade de dados.

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Empresas como Google, Amazon e Netflix, que gerenciam grandes volumes de dados, dependem de processos de ETL para entregar insights relevantes em tempo real.


3 → É necessário saber programar?

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Embora o conhecimento básico de programação possa ser útil para trabalhar eficientemente com ferramentas de ETL mais avançadas e para lidar com transformações de dados complexas, existem ferramentas ETL no mercado que são orientadas para usuários sem habilidades de programação intensivas.

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Essas ferramentas geralmente oferecem interfaces gráficas intuitivas, onde os usuários podem criar pipelines de ETL arrastando e soltando componentes e definindo transformações usando uma abordagem de configuração, em vez de escrever código.

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Alguns exemplos:

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Power Query → É uma ferramenta que normalmente pode ser utilizada em conjunto com o Excel ou o Power BI e oferece funcionalidades de ETL por meio da interface gráfica para transformar e preparar dados antes da análise.

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Apache NiFi → Uma ferramenta open-source da Apache Software Foundation, que fornece uma interface gráfica para criar pipelines de dados.

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AWS Glue → Um serviço de ETL totalmente gerenciado na Amazon Web Services que permite criar transformações de dados usando uma interface gráfica e executá-las em grande escala.


4 → A Importância da escalabilidade

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À medida que as organizações crescem, a quantidade de dados que precisam ser processados e transformados também aumenta.

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Portanto, garantir que o sistema de ETL seja escalável é fundamental para lidar com grandes volumes de dados de forma eficiente. A escalabilidade pode ser abordada através do uso de tecnologias como computação em nuvem.

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Plataformas como AWS, Azure e Google Cloud oferecem serviços de ETL gerenciados, permitindo que as organizações dimensionem verticalmente ou horizontalmente seus recursos de acordo com as necessidades.

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Isso significa que, à medida que o volume de dados cresce, é possível adicionar mais capacidade de processamento ou armazenamento de forma fácil e rápida.

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Outra abordagem para a escalabilidade é a implementação de técnicas como particionamento de dados e distribuição.

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Ao dividir grandes conjuntos de dados em partes menores e distribuí-los em servidores separados, é possível realizar operações paralelas, otimizando assim o tempo de processamento.

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Técnicas de compressão também são úteis para reduzir o volume de dados durante o processo de ETL, economizando espaço de armazenamento e acelerando as operações.


5 → Desafios
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O processo ETL é essencial para garantir que os dados sejam coletados, transformados e armazenados de maneira adequada para análises significativas. No entanto, enfrentar diversos desafios é uma parte desse processo complexo.

Integridade dos dados
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Manter a integridade dos dados durante a transformação é um desafio significativo.

Conforme os dados são extraídos de diferentes fontes, podem surgir problemas de qualidade, como dados ausentes, valores duplicados ou formatos inconsistentes.

Durante a transformação, é vital aplicar técnicas de limpeza, validação e padronização para garantir que os dados estejam consistentes e precisos.

Suponha que em uma coluna de idade, existam valores negativos ou acima de 150 anos. É necessário implementar regras para lidar com esses valores, como substituí-los por valores nulos ou aplicar uma regra de validação para evitar esses casos.

Desempenho
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À medida que o volume de dados aumenta, o desempenho do processo ETL pode ser comprometido.

Operações de transformação e carregamento consomem recursos computacionais, especialmente em grandes conjuntos de dados. O desafio aqui é otimizar consultas e transformações para garantir que o processo seja rápido e eficiente.

Podemos utilizar índices em bancos de dados para acelerar operações de seleção e agregação. Além disso, considerar técnicas como particionamento de tabelas para melhorar o desempenho em consultas que envolvem grandes volumes de dados pode ser uma boa estratégia.

Segurança
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A segurança dos dados é uma preocupação constante.

Durante o processo ETL, os dados podem ser vulneráveis a ataques, especialmente durante a transferência entre sistemas. Garantir a criptografia dos dados em trânsito e implementar controles de acesso adequados é crucial para proteger informações sensíveis.

Utilizar protocolos seguros como HTTPS para transferência de dados entre sistemas e implementar autenticação robusta para garantir que apenas usuários autorizados tenham acesso aos dados sensíveis também são ótimas opções.

Manutenção
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Alterações nos esquemas de dados ou nas estruturas das fontes podem quebrar pipelines ETL existentes.

Manter a flexibilidade nos processos ETL para lidar com mudanças, bem como documentar meticulosamente as transformações aplicadas, é importante para a manutenção a longo prazo.

Também podemos Implementar um sistema de versionamento para pipelines ETL e criar documentação detalhada sobre as transformações aplicadas, permitindo que qualquer alteração futura seja gerenciada de forma eficaz.


Pense no ETL como a receita de um bolo. Se você não misturar os ingredientes corretamente ou não assar na temperatura certa, o bolo não será saboroso.

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Da mesma forma, sem um processo ETL adequado, os dados podem não fazer sentido ou serem úteis para análises.

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A transformação de dados através do ETL é como seguir a receita cuidadosamente, garantindo que cada ingrediente (dados) seja tratado da maneira certa para obter um resultado delicioso (análises precisas e úteis).

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Diego Dias
Redator publicitário com foco em tecnologia e dados, já atuou em diversas frentes, sendo responsável hoje pelo conteúdo do informativo da Preditiva.
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