O que é captura de dados de alterações (CDC)?

O que é captura de dados de alterações (CDC)?

A captura de dados de alterações (CDC) é uma técnica de integração de dados que identifica e registra alterações em nível de linha feitas em um dataset, como inserções, atualizações e exclusões. Em vez de extrair repetidamente tabelas inteiras, o CDC captura apenas os registros modificados e os aplica aos sistemas downstream. Essa abordagem incremental mantém plataformas de analítica, aplicações operacionais e pipelines de machine learning alinhados com informações atualizadas, sem o custo ou a latência de refreshes completos.

Pipelines tradicionais em lote dependem de jobs de ingestão periódicos que realizam varreduras completas ou recarregam grandes volumes de dados. Esses fluxos de trabalho são simples e econômicos, mas ineficientes em escala, pois aumentam a latência e processam repetidamente dados que não mudaram. O CDC resolve essas limitações ao detectar continuamente modificações por meio de mecanismos como logs de transação, triggers, timestamps ou feeds nativos de alterações, permitindo que plataformas baseadas em arquiteturas de data lakehouse operem com dados mais recentes e menor sobrecarga de compute.

Como o CDC funciona no processo de ETL

Em um pipeline de ETL, o CDC é o mecanismo que extrai apenas os dados que mudaram desde a última carga. Em vez de executar extrações completas de tabelas em intervalos programados, o CDC captura linhas novas ou modificadas conforme elas surgem no banco de dados de origem. Ao registrar somente esses eventos, coletados a partir de logs, gatilhos ou deltas de snapshots, é possível formar um fluxo incremental que representa a evolução contínua do conjunto de dados ao longo dos processos de extração, transformação e carga (ETL).

Depois que os eventos entram no pipeline, o processo de ETL assume, executando tarefas de limpeza, enriquecimento ou validação em cada registro alterado, e não em todo o dataset. O passo final de carga aplica apenas essas atualizações incrementais à tabela ou ao repositório de destino, resultando em uma ingestão contínua e leve. Essa abordagem reduz operações de I/O e mantém os sistemas downstream fortemente alinhados à origem.

Ao permitir extração, transformação e carga contínuas, o CDC moderniza o ETL, que deixa de ser um fluxo orientado a lotes para se tornar um pipeline em tempo real. Analítica, dashboards e pipelines de machine learning passam a refletir de forma consistente os dados mais recentes, sem depender de jobs de longa duração ou janelas de manutenção, viabilizados por transmissão analítica.

Por que o CDC é importante para a arquitetura moderna de dados

Ecossistemas de dados modernos dependem de informações oportunas e precisas fluindo entre sistemas operacionais, plataformas analíticas e pipelines de machine learning. Em ambientes como e-commerce, setor bancário ou logística, os dados mudam constantemente à medida que novas informações são geradas por ações como compras, atualizações de perfil ou ajustes de inventário. Sem CDC, essas atualizações permanecem isoladas nos sistemas de origem até o próximo job de ETL em lote, o que pode fazer com que dashboards, relatórios e modelos se baseiem em datasets desatualizados.

O CDC resolve esse problema ao permitir a sincronização em tempo real, mantendo todos os sistemas conectados alinhados a uma única fonte de verdade.

Esse processo também viabiliza migrações sem tempo de indisponibilidade, um elemento essencial da modernização para a nuvem. Em vez de interromper gravações ou realizar cortes arriscados, o CDC replica continuamente as mudanças entre sistemas antigos e novos, permitindo migrações contínuas e transparentes.

CDC vs. ETL tradicional: principais diferenças

Embora pipelines de ETL tradicionais continuem sendo centrais para muitas cargas de trabalho analíticas, eles operam de forma bastante diferente do CDC. O ETL normalmente move dados em lotes programados, como de hora em hora, durante a madrugada ou em outros intervalos fixos. A cada execução, os dados são extraídos do sistema de origem, transformados e recarregados em plataformas downstream baseadas no Databricks Data Engineering. Esse modelo é previsível, mas pode introduzir latência e exige que o sistema examine tabelas inteiras ou grandes partições, mesmo quando apenas uma pequena parte dos registros foi alterada.

Ao capturar mudanças no momento em que ocorrem, o CDC elimina o intervalo entre quando os dados mudam no sistema de origem e quando se tornam disponíveis para análises ou operações.

A importância do CDC fica ainda mais clara ao comparar como CDC e ETL lidam com a movimentação de dados. Enquanto o ETL tradicional costuma depender de varreduras completas de tabelas ou recargas em massa, o CDC transmite apenas mudanças incrementais. Isso reduz significativamente a sobrecarga de compute e melhora a eficiência geral do pipeline de dados.

O ETL em lote também depende de janelas de manutenção para garantir leituras consistentes. O CDC elimina essa dependência ao capturar mudanças sem interromper a atividade normal do banco de dados. Isso torna o CDC uma escolha adequada para sistemas que exigem dados altamente atualizados, como dashboards em tempo real, mecanismos de recomendação ou análises operacionais. Ainda assim, o ETL continua sendo apropriado para backfills históricos de grande volume ou transformações periódicas e, juntos, CDC e ETL podem formar uma estratégia de ingestão complementar em arquiteturas modernas.

CDC em ecossistemas modernos de dados

O CDC permite que os dados fluam de forma contínua e confiável entre data warehouses, lakehouses e plataformas de streaming. Como cada mudança é capturada na ordem em que ocorre, dashboards e aplicações permanecem sincronizados com os sistemas operacionais. O CDC também oferece suporte à auditabilidade e à governança ao preservar um registro claro da evolução dos dados, um requisito fundamental para setores regulados como finanças e saúde, especialmente na implementação de estratégias de migração de data warehouse para lakehouse.

Métodos de implementação do CDC: comparação e seleção

CDC vs. SCD: entendendo a relação

CDC e SCD exercem papéis diferentes dentro de um pipeline de dados. O CDC é responsável por detectar e extrair mudanças no nível de linha a partir de um sistema de origem, enquanto o SCD define como essas mudanças são armazenadas no sistema de destino.

Quando o CDC identifica uma mudança, como a atualização de endereço de um cliente, o SCD Tipo 1 substitui o registro existente, já que valores históricos não são necessários. O SCD Tipo 2, por sua vez, cria um novo registro versionado com timestamps de início e fim, preservando o histórico completo. Em outras palavras, o CDC fornece os eventos de mudança incremental; o SCD aplica as regras que determinam como esses eventos são representados, seja como snapshots do estado atual ou como linhas do tempo históricas.

As organizações podem implementar CDC de diversas formas, dependendo do desempenho do sistema, da complexidade e das necessidades de negócio. Os métodos mais comuns adotados pelas organizações detectam mudanças de maneiras diferentes.

CDC baseado em logs: esse processo lê diretamente os logs de transação do banco de dados, como MySQL binlog, PostgreSQL WAL ou Oracle redo logs. Como opera no nível do banco de dados, em vez de consultar tabelas ativas, minimiza o impacto sobre os sistemas de produção, ao mesmo tempo que captura inserções, atualizações e exclusões em tempo real. Estruturas como Debezium e integrações com Apache Kafka utilizam esse método para entregar fluxos de dados confiáveis e de alto volume.

CDC baseado em triggers: esse método usa triggers de banco de dados ou procedimentos armazenados para registrar mudanças em tabelas sombra. Embora introduza uma pequena sobrecarga de escrita, ele oferece controle preciso e permite incluir lógica personalizada ou transformações, o que pode ser útil para cargas de trabalho reguladas.

CDC baseado em query: esse método identifica registros modificados usando timestamps ou números de versão. É simples e funciona bem para sistemas menores ou legados, mas pode não capturar exclusões e tende a ser menos eficiente em escala.

Depois que as mudanças são capturadas pelo sistema, os padrões de dimensões que mudam lentamente (SCD) definem como elas são aplicadas. Isso ocorre de duas formas diferentes.

O SCD Tipo 1 substitui registros existentes para manter apenas a versão mais recente. Essa abordagem é adequada para correções ou atualizações não críticas, como corrigir um nome de cliente digitado incorretamente ou atualizar o endereço de e-mail de um usuário. Nos Pipelines Declarativos do Spark, isso pode ser configurado com apenas algumas linhas de código, enquanto o Lakeflow gerencia automaticamente a ordenação, as dependências e eventos fora de ordem.

O SCD Tipo 2 preserva o histórico completo com gerenciamento automático das colunas _START_AT e _END_AT, oferecendo suporte a auditorias e análises baseadas em tempo com transações ACID no Delta Lake, garantindo que estados anteriores permaneçam disponíveis para análise. Essa abordagem é ideal para casos como acompanhar o endereço de um cliente ao longo do tempo, monitorar mudanças de preço de produtos ou manter trilhas de auditoria para compliance.

Ao combinar métodos de CDC com os Pipelines Declarativos do Spark, os usuários podem criar pipelines de CDC prontos para produção, de baixa manutenção e escaláveis, tanto em ambientes em lote quanto em ambientes de streaming.

Implementação do CDC: Implantação passo a passo

Uma implementação eficaz de CDC começa com planejamento e preparação. Primeiro, avalie os requisitos de negócio e de sistema, como volume de dados, tolerância à latência e frequência de atualização. Sistemas de alto throughput podem exigir ingestão por streaming, enquanto fontes com menor volume de mudanças podem depender de atualizações periódicas. Em seguida, confirme o acesso e as permissões do sistema de origem para garantir a capacidade de leitura de logs de transação ou snapshots. Por fim, projete esquemas de destino capazes de armazenar dados atuais e históricos usando estratégias de particionamento ou versionamento.

O Databricks simplifica o CDC com os Pipelines Declarativos do LakeFlow, que fornece processamento de dados incremental e escalável, incluindo uma camada de armazenamento compatível com ACID baseada no Delta Lake, permitindo que uma única cópia de dados atenda tanto cargas de trabalho em lote quanto de streaming, garantindo consistência e economia de custos.

O Lakeflow amplia essa abordagem com as APIs AUTO CDC, que gerenciam automaticamente a ordenação, resolvem registros fora de ordem e mantêm a consistência de esquema. Os usuários podem ordenar dados por timestamp, ID ou uma chave composta para garantir uma ordenação determinística.

Para sistemas sem feeds nativos de mudanças, o AUTO CDC FROM SNAPSHOT compara snapshots consecutivos, como tabelas ou exportações do Oracle e do MySQL, para detectar mudanças de forma eficiente.

Em comparação com métodos manuais como MERGE INTO ou foreachBatch, o AUTO CDC é uma alternativa low-code com suporte nativo a operações de DELETE e TRUNCATE fornecido pelo Databricks Lakeflow Connect. Integrados a tabelas Delta, esses pipelines podem transmitir atualizações para Kafka, Iceberg ou data warehouses, oferecendo suporte a diferentes casos de uso de analítica e streaming.

Juntos, o Delta Lake e o Lakeflow tornam o CDC declarativo, confiável e pronto para produção, alinhado à visão de lakehouse da Databricks para analítica unificada e em tempo real.

Implementação de CDC específica por plataforma

O comportamento do CDC varia conforme o banco de dados de origem.

SQL Server: os recursos nativos de CDC do SQL Server capturam automaticamente inserções, atualizações e exclusões de uma tabela de origem em tabelas de alteração dedicadas dentro do próprio banco de dados. Essas tabelas incluem metadados como o tipo de operação e o timestamp de commit, o que facilita identificar quais linhas foram alteradas em um determinado intervalo. O SQL Server também oferece controles de retenção para evitar crescimento ilimitado, ao mesmo tempo que garante que os sistemas downstream tenham tempo suficiente para consumir os eventos capturados. As organizações podem aproveitar estratégias de migração do SQL Server para o Databricks para modernizar sua infraestrutura de dados.

Oracle: o Oracle viabiliza o CDC por meio de tecnologias como LogMiner e GoldenGate, que leem os redo logs para detectar alterações confirmadas sem impactar a carga de trabalho do sistema de origem. Essas ferramentas permitem replicação de alto volume e baixa latência, e as equipes podem seguir as práticas recomendadas de migração do Oracle para o Databricks para uma implementação bem-sucedida.

MySQL: o MySQL expõe eventos de alteração por meio do log binário, permitindo que ferramentas de CDC consumam atualizações em nível de linha de forma eficiente.

PostgreSQL: o PostgreSQL utiliza seu Write-Ahead Log para habilitar a decodificação lógica, que expõe eventos de alteração que podem ser processados por consumidores downstream.

Em todas as plataformas, o padrão é consistente: o banco de dados de origem grava as alterações em logs ou tabelas de mudança, e as ferramentas de CDC extraem esses eventos para alimentar pipelines downstream.

Otimização do CDC: Desempenho e Qualidade dos Dados

Depois de em execução, os pipelines de CDC precisam ser ajustados para performance, qualidade e resiliência. Uma gestão sólida da qualidade dos dados mantém os pipelines confiáveis.

Isso começa com paralelização e particionamento, que dividem os dados por região, data ou chave para processar vários fluxos em paralelo. Ajustar o tamanho dos lotes e a alocação de recursos ajuda a equilibrar ainda mais latência e custo; por exemplo, lotes menores reduzem o atraso, enquanto lotes maiores aumentam a taxa de processamento.

Ao mover dados entre vários sistemas, o CDC garante consistência entre os sistemas de destino sem a sobrecarga intensiva de recursos da replicação completa. Ao processar apenas as alterações dos sistemas de origem, você mantém baixa latência para consumidores downstream ao mesmo tempo que garante que aplicações downstream recebam dados atualizados para decisões sensíveis ao tempo.

Ao monitorar regularmente métricas-chave como latência de commit e contagem de falhas, os usuários conseguem identificar problemas de performance de forma antecipada. Além disso, políticas de retenção bem definidas evitam o crescimento desnecessário das tabelas de mudança, enquanto a evolução automática de esquema mantém a compatibilidade conforme as estruturas de origem se modificam. As validações nativas do Databricks confirmam que as atualizações atendem aos requisitos de esquema, enquanto trilhas de auditoria registram cada inserção, atualização e exclusão para garantir transparência.

Naturalmente, trabalhar com dados traz diversos desafios, como múltiplas atualizações dentro de um único microlote. Para resolver isso e garantir precisão, o Databricks agrupa os registros pela chave primária e aplica apenas a alteração mais recente usando uma coluna de sequenciamento. Atualizações fora de ordem são tratadas por meio de sequenciamento determinístico, e padrões de exclusão lógica marcam os registros como inativos antes que jobs de limpeza os removam posteriormente. Essas estratégias preservam a integridade de dados sem interromper as operações.

Casos de Uso Avançados e Considerações Futuras

O CDC vai além da simples replicação. As organizações usam o CDC para conectar múltiplos sistemas e clouds, sincronizar ambientes distribuídos e viabilizar analítica em tempo real. Como o CDC preserva a ordem dos eventos, ele mantém um estado consistente entre plataformas sem a necessidade de trabalhos em lote pesados.

O CDC também oferece suporte a pipelines de recursos para machine learning ao fornecer atualizações contínuas que mantêm o treinamento e a inferência alinhados, reduzindo o descompasso entre ambientes online e offline. Repositórios de recursos como o Databricks Feature Store dependem de dados de CDC para consultas precisas e sensíveis ao tempo, viabilizando engenharia de recursos avançada para machine learning.

À medida que as arquiteturas evoluem, a automação com Lakeflow Jobs e Pipelines Declarativos do Spark simplifica a orquestração e o monitoramento. O CDC serverless reduz a sobrecarga operacional, formatos de tabela abertos como Delta e Iceberg aumentam a flexibilidade, e arquiteturas orientadas a eventos utilizam o CDC como base para movimentação de dados rápida e confiável.

CDC e streaming de eventos: a conexão com o Kafka

Assim como vimos com CDC e SCD, o CDC e o Apache Kafka atuam em partes diferentes do pipeline de movimentação de dados, mas são altamente complementares. Enquanto o CDC captura novos dados, o Kafka é uma plataforma distribuída de streaming projetada para transportar e processar dados de eventos em escala, por meio de recursos de plataforma de streaming de dados. Os dois são frequentemente usados juntos dentro de um pipeline de dados.

Em uma arquitetura típica, uma ferramenta de CDC baseada em logs, como o Debezium, lê eventos de mudança diretamente dos logs de transação do banco de dados. Em vez de gravar esses eventos imediatamente em uma tabela de destino, o Debezium os publica em tópicos do Kafka, onde passam a fazer parte de um fluxo de eventos durável. O Kafka Connect fornece a camada de integração que torna isso possível, permitindo que fontes como MySQL, PostgreSQL ou SQL Server enviem novos dados para o Kafka sem a necessidade de código personalizado. Depois que os eventos de CDC estão no Kafka, outros sistemas, como data warehouses ou lakehouses, armazenam os dados mais recentes à medida que eles chegam.

Além disso, os serviços podem se inscrever em eventos de mudança em vez de consultar repetidamente o banco de dados, o que reduz a latência e melhora a escalabilidade. Como o CDC garante que os dados mais recentes entrem no Kafka assim que são gerados, os processos downstream sempre operam com informações atualizadas, seja para atualizar visualizações materializadas, acionar fluxos de trabalho ou executar analítica em tempo real. Dessa forma, o CDC fornece os eventos de mudança, enquanto o Kafka atua como o sistema que distribui esses eventos de maneira eficiente por todo o ecossistema de dados da organização.

Perguntas frequentes

Perguntas frequentes sobre a captura de dados de alterações (CDC)

O que é o processo de CDC em ETL?

O CDC é o mecanismo que identifica e entrega apenas as linhas que foram alteradas desde a última extração. Em vez de varrer ou recarregar tabelas inteiras, o CDC captura inserções, atualizações e exclusões diretamente do sistema de origem e as envia downstream como eventos incrementais. Isso permite que as etapas de transformação e carregamento sejam executadas de forma contínua, em vez de depender de intervalos fixos de processamento em lote. À medida que cada novo evento percorre o pipeline, ele é validado, transformado e aplicado ao sistema de destino quase em tempo real.

Qual é a diferença entre ETL e CDC?

ETL é um fluxo de trabalho de dados abrangente que extrai dados de sistemas de origem, os transforma para garantir consistência e os carrega em data warehouses ou lakehouses downstream. O ETL tradicional geralmente depende de processamento em lote, no qual tabelas completas ou grandes partições são movimentadas em intervalos agendados. O CDC, por outro lado, concentra-se em identificar e transmitir apenas as alterações que ocorrem entre os ciclos de ETL. O CDC não substitui o ETL, mas o aprimora ao tornar a etapa de extração incremental e contínua. Isso reduz a sobrecarga de compute, elimina a dependência de janelas de processamento em lote e garante que os sistemas downstream recebam atualizações oportunas sem a necessidade de recargas completas.

Qual é a diferença entre CDC e SCD?

O CDC e o SCD operam em camadas diferentes de um pipeline de dados. O CDC captura as alterações no sistema de origem, enquanto o SCD é um padrão de modelagem que define como essas alterações capturadas devem ser armazenadas no sistema de destino. Por exemplo, quando o CDC detecta uma atualização, o SCD Tipo 1 sobrescreve o registro existente, enquanto o SCD Tipo 2 adiciona uma nova linha versionada com timestamps de início e fim para manter o histórico completo.

Qual é a diferença entre CDC e Kafka?

O CDC e o Kafka cumprem papéis complementares. O CDC é a técnica usada para capturar alterações em nível de linha a partir de bancos de dados de origem, enquanto o Kafka é uma plataforma distribuída de streaming de eventos projetada para armazenar, transportar e processar esses eventos em escala. Em muitas arquiteturas modernas, ferramentas de CDC como o Debezium usam captura baseada em logs para detectar novos dados no sistema de origem e, em seguida, publicam os eventos resultantes em tópicos do Kafka. A partir daí, aplicações, serviços ou plataformas de dados downstream consomem os dados mais recentes em tempo real.

Conclusão

A captura de dados de alterações (CDC) tornou-se uma capacidade essencial para as equipes de dados modernas. Seja para alimentar dashboards em tempo real, abastecer modelos de machine learning ou viabilizar migrações de dados sem atrito por meio da modernização de data warehouses na cloud e de arquiteturas lakehouse, o CDC ajuda a manter os sistemas alinhados e os dados confiáveis, com sincronização de dados em tempo real.

O sucesso desse processo depende de um design cuidadoso: escolher o método certo, planejar para escala e monitorar a qualidade. A partir daí, avalie como esses princípios se encaixam na sua arquitetura e comece pequeno, com uma prova de conceito, refinando a solução à medida que ela cresce. Com a abordagem certa, o CDC deixa de ser apenas uma tarefa de pipeline e passa a se tornar uma vantagem de negócio duradoura.

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