Ruby on Rails Brasil: Ambiente de Desenvolvimento: Instalando bancos de dados

Esse artigo é uma continuação do anterior, onde expliquei como instalar o Ruby na sua máquina, nas diversas versões que você quiser.

Como no artigo anterior, vamos focar os exemplos aqui em Linux, distribuição Ubuntu, por que é a mais popular e, portanto, a que existe uma maior chance de você conseguir ajuda ou encontrar respostas sozinho na internet.

Se você usa outra distribuição ou deseja aprender outra, procure alguém que já a utilize pra te ajudar com dúvidas ou te mostrar o caminho quando precisar. Na dúvida, use Ubuntu.

Entenda também que os exemplos aqui são direcionados a quem está começando a aprender Ruby on Rails. São exemplos simplificados e não recomendável para utilizar em produção (isso vai ser abordado num artigo futuro).

Vamos falar aqui sobre bancos de dados focando em como você pode instalar e rodar os três principais bancos de dados utilizados em uma aplicação Rails (e algumas variantes deles):

MySQL (ou MariaDB)
PostgreSQL
Redis

Os dois primeiros são bancos SQL relacionais, e são os mais comuns utilizados como base de dados principal de uma aplicação. É onde você vai armazenar desde as credenciais de usuário, para posteriormente autenticar eles no sistema, a maioria dos dados gerados pelo usuário (com exceção de arquivos, vamos falar sobre arquivos num artigo futuro).

Redis é um banco chave-valor bastante flexível, cobrindo várias funcionalidades de uma única vez. Os dois usos mais comuns são: cache e background jobs. Vamos ver com mais detalhes a seguir.

Redis

Em seu uso mais comum, quando utilizado como cachestore ele é um substituto completo pra memcached. É capaz de prover performance similar ao anterior com a vantagem de também suportar a persistência em disco.

Isso é extremamente importante quando os servidores precisam ser reiniciados. Ao reiniciar um servidor efêmero, como memcached, você perde todos os dados salvos na memória, o que causa durante um espaço de tempo, uma degradação da performance na aplicação enquanto ela precisa gerar os dados que irão pro cache novamente (esse efeito é chamado cold-cache).

Redis por outro lado, ao preservar o cache, evita esse tipo de problema (garantindo o que se chama de hot-cache, exatamente o oposto de cold-cache).

Redis também é muito utilizado em conjunto com o Sidekiq, servindo como base de persistência para background jobs. Esta funcionalidade é possível graças a uma série de estruturas de dados que permitem uma implementação nesse sentido.

Existe ainda algumas categorias de funcionalidades que são possíveis usando Redis e algumas de suas estruturas de dados não convencionais:

Pub/Sub: é um padrão onde um ou mais clientes publicam mensagens em canais e um ou mais clientes escutam esses canais. O caso de uso mais comum é implementar um sistema de chat ou notificação em tempo real.
Message broker: esta é geralmente a base de um sistema de background jobs, mas pode também servir para implementar event-sourcing (ou CQRS), uma técnica em que você armazena as mudanças como um conjunto sequencial de “eventos”, que posteriormente é lido para obter o estado atual do sistema. Outro uso é como forma de implementar uma “transação” entre microserviços e serviços externos conhecido como Saga.
Distributed locks: por ser persistente e de alta performance, é possível manter travas temporárias (locks) distribuídas, que podem ser utilizados por partes do código para permitir que apenas um usuário ou processo execute aquele contexto de cada vez. O mais comum é utilizar isso em processos de background jobs, ou com microserviços.

Instalando o Redis

No Ubuntu, ele está disponível no repositório padrão, portanto a instalação pode ser feita usando o gerenciador de pacotes:

sudo apt install redis

O comando acima instala tanto o servidor quando o cliente em linha de comando (via pacote redis-tools).

Com o servidor instalado, você pode explorar os arquivos de configuração, no seguinte caminho: /var/lib/redis/redis.conf, bem como se conectar usando o cliente de linha de comando nativo: redis-cli.

O Redis, por padrão aceita conexões apenas na sua máquina local e não exige nenhuma senha.

Se você quiser colocar uma senha, terá que editar o arquivo de configuração, modificando o seguinte trecho:

################################## SECURITY ###################################

# Require clients to issue AUTH <PASSWORD> before processing any other
# commands.  This might be useful in environments in which you do not trust
# others with access to the host running redis-server.
#
# This should stay commented out for backward compatibility and because most
# people do not need auth (e.g. they run their own servers).
#
# Warning: since Redis is pretty fast an outside user can try up to
# 150k passwords per second against a good box. This means that you should
# use a very strong password otherwise it will be very easy to break.
#
requirepass yourpasswordhere

E por fim, reiniciar o redis:

sudo systemctl restart redis.service

Em uma instalação de servidor, ao invés de usar uma senha simples, opte por usar uma ferramenta como pwgen, para gerar uma senha segura, exemplo:

pwgen -n 80

Para se conectar ao banco via linha de comando, autenticando com a nova senha definida, basta digitar redis-ctl como anteriormente usar o comando auth yourpasswordhere como primeiro comando. Se der tudo certo você verá isso:

127.0.0.1:6379> auth yourpasswordhere
OK

MySQL e MariaDB

Antes de começar a falar em MySQL é preciso explicar um pouco da história desse banco de dados pra entender o papel que ele teve no começo da internet, e a popularidade que ainda tem nos dias atuais.

O MySQL foi durante muitos anos o banco de dados de código aberto mais popular do mundo. A razão pra isso é bem simples: existiam pouquíssimos bancos de dados open-source disponível, e ele ainda tinha por trás uma empresa de grande porte na época (Sun Microsystems), o que garantia além de um grande nome, investimentos em marketing (algo incomum para projetos open-source na época).

O fato de ser um projeto open-source de sucesso, fez com que ele passasse a vir disponível na maioria das distribuições Linux, em seus repositórios principais. Pelo fato de não necessitar uma licença comercial, era oferecido muitas vezes gratuitamente pelos provedores de hospedagem, como parte dos planos compartilhados para rodar num pacote “LAMP” (Linux Apache MySQL e PHP).

Graças a essas duas combinações inúmeras aplicações de sucesso do início da internet foram construídas usando principalmente essa stack. Dando destaque aqui para Wordpress como plataforma inicialmente de blogs e posteriormente como CMS mais popular do mundo (ainda nos dias atuais).

Essa popularidade toda, fez com que MySQL se tornasse a solução padrão para novos projetos, principalmente open-source, mesmo que não estivessem sendo construídos utilizando PHP.

Foi também o primeiro banco de dados que teve suporte oficialmente no Rails em suas primeiras versões (já que era o banco de dados utilizado pelo projeto do Basecamp).

Como comentei anteriormente, a Sun Microsystems, não existe mais. A criadora original do MySQL e da linguagem Java, foi comprada pela Oracle que passou a ter controle sobre ambos.

MySQL era disponibilizado em duas versões, a de código aberto e gratuita, também chamada de Community Edition, e a comercial de código-fechado, Enterprise Edition. Apesar de praticamente não possuir nenhuma das características avançadas e importantes do Oracle DB, o fato de ser um banco open-source e (portanto) gratuito, era um competidor em muitos casos para Oracle.

Atualmente existem 4 versões comerciais, sendo que a mais barata começa em 2.000 USD/ano e a mais cara começa em 10.000 USD/ano (o preço varia conforme a quantidade de servidores, quantos processadores existem na máquina, etc).

Com a aquisição do MySQL pela Oracle, e o fato de muita gente não acreditar que a Oracle continuaria mantendo a ferramenta com o mesmo zelo e atenção, priorizando ou a sua versão comercial ou descontinuando oficialmente o mesmo, um fork surgiu. O MariaDB é um fork iniciado por um dos desenvolvedores e criadores originais do MySQL.

Assim como a sua versão matriz, ele está disponível em versão open-source, gratuita como também oferece uma solução comercial que inclui a versão open-source e uma série de plugins e ferramentas comercializadas a parte.

Existem diferenças razoáveis entre ambos os bancos, mas na maioria dos casos eles são intercambiáveis. Existe inclusive formas fáceis de migrar entre um e outro, considerando uma lista pequena de incompatibilidades.

Como não poderia ser mais confuso que isso, você ainda pode encontrar menções a PerconaDB, Percona XtraDB ou Percona Server for MySQL na internet, que é ainda uma terceira coisa diferente.

Eu explico: assim como MariaDB, Percona é também um fork do MySQL. Diferente do MariaDB, o Percona promete 100% de compatibilidade, e inclui apenas melhorias em cima da versão open-source atual do momento, utilizando geralmente o sistema nativo de plugins e módulos, distribuindo por exemplo novas storage engines.

Entendendo essas diferenças todas vamos ver como instalar MySQL e posteriormente como instalar o MariaDB. O Percona fica de fora, por que o maior foco dele são empresas que possuam um contrato de suporte do mesmo, mas como também é open-source, nada impede você de começar a usá-lo.

Instalando o MySQL

No Ubuntu, ele está disponível no repositório padrão, portanto a instalação pode ser feita usando o gerenciador de pacotes:

sudo apt install mysql-server mysql-client libmysqlclient-dev

Este comando instala o servidor, o cliente e dependências necessária para instalar a gem de suporte ao MySQL no Ruby. Ele não necessariamente instala a versão mais recente do banco de dados, mas a versão considerada mais estável de quando sua versão do Ubuntu foi lançada.

Considerando as de suporte de longo termo (LTS), na 18.04 (lançada em abril de 2018) você encontra o MySQL 5.7, enquanto na 20.04 (lançada em abril de 2020) você vai encontrar a 8.0.

Para fins de aprendizado, raramente é necessária uma versão específica. Em geral é preferível sempre utilizar a versão mais nova disponível, por que você terá acesso a novas funcionalidades e melhorias de performance, correções de bug etc.

Com o servidor instalado, você pode explorar os arquivos de configuração, no seguinte diretório: /etc/mysql/mysql.conf.d/, bem como se conectar ao mesmo usando o cliente de linha de comando nativo: mysql.

É bastante recomendado que você também rode o seguinte script para configurar uma senha de administrador no banco:

sudo mysql_secure_installation

Após definir uma senha para usuário administrador (root), você deverá sempre usar a flag -p quando for usar o comando do mysql, para que o mesmo solicite a senha. Exemplo:

mysql -u root -p

Instalando o MariaDB

Semelhante ao procedimento de instalação do MySQL, o MariaDB também vem disponível no repositório padrão, e pode ser instalado com o seguinte comando:

sudo apt install mariadb-server mariadb-client libmariadbd-dev

Detalhe importante: não é possível manter o MySQL e o MariaDB instalados na mesma máquina, você deve escolher um deles.

MariaDB é um fork do MySQL e o mesmo garante um alto nível de compatibilidade, inclusive sendo possível usar o mesmo cliente para ambos os bancos. É possível em muitos casos, converter uma instalação rodando MySQL para MariaDB sem ser necessário qualquer modificação nas configurações do banco ou da aplicação que depende dele, como ex. uma aplicação Rails.

Algo que pode ser um pouco confuso é que ao instalar o MariaDB, apesar de ele também criar um comando mariadb, este na verdade é apenas um link-simbólico (atalho) para o comando mysql. Todos os exemplos que comentei anteriormente no guia de instalação do MySQL continuam valendo para o MariaDB.

Para configurar uma senha no banco com o usuário administrador (root), você usará o mesmo comando: sudo mysql_secure_installation, assim como para se conectar usará mysql -u root -p. O comando mysqladmin também está disponível e funciona exatamente da mesma forma que quando se tem o MySQL instalado.

PostgreSQL

Este é o último banco de dados do nosso guia, e possivelmente a melhor opção considerando as alternativas equivalentes: MySQL e MariaDB.

PostgreSQL é também um banco de dados relacional, como no caso anterior, e diferentemente do MySQL, não possui uma versão proprietária. Existem algumas organizações por trás do projeto, mas ele é primariamente mantido por NPOs (non-profit organizations), que à grosso modo pode ser compreendido como se fossem ONGs. Destaque principal para PgEU e PgUS, sendo as entidades jurídicas na União Europeia e Estados Unidos, respectivamente.

O fato do projeto ser mantido por NPOs garante que funcionalidades que teriam um apelo mais para grandes empresas, também sejam desenvolvidas e distribuídas livremente. Essa é uma das razões pelas quais é considerado o banco de dados de código-aberto mais avançado da atualidade.

Sua primeira versão foi lançado a mais de 30 anos atrás (em 1987), como um projeto patrocinado por varias agencias governamentais americanas, entre elas a DARPA (a mesma responsável pela criação da Internet que usamos hoje), e durante a primeira década foi utilizado principalmente no meio acadêmico e em projetos de pesquisa, passando a ser adotado pela indústria vários anos depois.

Se formos olhar para adoção do Postgres como banco de dados para aplicações web, só se tornou uma opção popular com o surgimento de serviços de cloud, que tornou sua operação muito mais simples, como foi o caso do Heroku.

Naquela época dizia-se muito que Postgres era um banco avançado demais para usar para coisas simples como aplicações web. Preferia-se bancos mais simples e (alegadamente mais rápidos) como MySQL para simplesmente construir “aplicações CRUD”.

Daquela época para cá, todas as desconfianças quanto a capacidade dele em ambientes que exigiam performance ao invés de recursos avançados, foi caindo por terra. Muitas aplicações hoje de escala global, utilizam PostgreSQL e conseguem ter a disposição não só os recursos, como também velocidade e alta escalabilidade.

Explicado isso tudo, vamos a instalação.

Instalando o PostgreSQL

Da mesma forma como as instalações anteriores, nós vamos usar os pacotes do sistema operacional para fazer a instalação:

sudo apt install postgresql postgresql-contrib

Se tudo ocorrer bem com a instalação, ao final dela é possível se conectar ao banco de dados apenas digitando:

sudo -u postgres psql

# para sair do client em linha de comando, basta digitar \q

Este acesso é possível e já seguro por padrão, graças a conexão acontecer usando Unix sockets, ao invés de uma conexão de redes TCP/IP. Uma forma simples de explicar é imaginar que o servidor criou algo que parece com um arquivo, possuindo todas as características de permissão inerentes a ele, mas na verdade é uma interface que permite entrada/saída.

Este é a forma ideal para comunicação cliente/servidor em uma mesma máquina, justamente por que já utilizar as formas nativas do sistema operacional para cuidar de questões relacionadas a permissão de acesso, ao mesmo tempo que não o torna acessível pela rede ou pela internet (note que é possível disponibilizar um socket unix pela rede, mas isso não é recomendável e faz pouco sentido).

Caso queiramos utilizar esse servidor, da forma com que ele vem configurada, em uma aplicação Rails, no database.yml, o que precisa ser configurado é o seguinte:

development:
  adapter: postgresql
  encoding: unicode
  database: railsapp_development
  host: /var/run/postgresql # esta é a pasta onde o socket é criado
  port: 5432 # sockets não possuem portas, mas neste caso, ela é usada como parte do nome do socket (`.s.PGSQL.5432`)

test: &test
  adapter: postgresql
  encoding: unicode
  database: railsapp_test
  host: /var/run/postgresql
  port: 5432

Esta configuração vai utilizar como “usuário” para acessar a base de dados, o usuário que estiver rodando a aplicação.

Para criar esse acesso, você deve realizar algumas configurações a mais no servidor. No Postgres as configurações de acesso são chamadas “Roles”. Segue um exemplo de como atribuir a permissão para um usuário rails usando o comando createuser:

sudo -u postgres createuser --interactive
Enter name of role to add: rails
Shall the new role be a superuser? (y/n) n
Shall the new role be allowed to create databases? (y/n) y
Shall the new role be allowed to create more new roles? (y/n) n

Da mesma forma, precisamos também criar as bases de dados que definimos no exemplo anterior:

sudo -u postgres createdb --owner=rails railsapp_development
sudo -u postgres createdb --owner=rails railsapp_test

Isso feito, supondo que você esteja no terminal utilizando o usuário rails, poderá acessar sua base de dados da seguinte forma:

# base de desenvolvimento do rails:
psql railsapp_development

# base de testes do rails:
psql railsapp_test

# e lembrar que para sair basta digitar \q

Espero que esse guia seja suficiente para ajudar você a dar os primeiros passos. Tenho certeza que com essas instruções vai ser possível seguir outros tutoriais e começar a testar na prática o que se está aprendendo.

Neste artigo utilizamos vários procedimento manuais com a finalidade de aprendizado, mas abordaremos em um artigo futuro, algumas formas mais interessantes de rodar servidores, tanto para ambiente de desenvolvimento, quanto para colocar aplicações em produção.

Se ficou alguma dúvida ou alguma instrução está incompleta, deixe nos comentários abaixo que vamos manter o guia sempre atualizado.