NoSQL Database là một hệ thống cơ sở dữ liệu (CSDL) rất phổ biến hiện nay. Giống như SQL, NoSQL cũng cho phép lưu trữ, tìm kiếm và truy xuất dữ liệu, nhưng với cách tiếp cận hoàn toàn khác biệt. Bài viết dưới đây MONA Host sẽ giới thiệu chi tiết về cơ sở dữ liệu NoSQL là gì cũng như so sánh sự khác nhau giữa SQL và NoSQL.
NoSQL là gì?
Cơ sở dữ liệu NoSQL (Not Only SQL) là một phương thức lưu trữ dữ liệu không tuân theo mô hình chuẩn của cơ sở dữ liệu quan hệ (SQL). Thiết kế cơ sở dữ liệu NoSQL được dùng để phục vụ cho các nhu cầu lưu trữ dữ liệu phân tán và xử lý các yêu cầu truy vấn phức tạp, khối lượng lớn với dữ liệu phi cấu trúc. Bởi vì các ứng dụng này yêu cầu cao về các tính năng như tính mở rộng dễ dàng, tốc độ truy vấn nhanh và khả năng xử lý các loại dữ liệu đa dạng.
>> Xem thêm: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu là gì? Các hệ thống quản trị quen thuộc
Cách NoSQL hoạt động như thế nào?
NoSQL (Not Only SQL) là một hệ thống cơ sở dữ liệu phi quan hệ mà có cấu trúc rất linh hoạt và thường được thiết kế để giải quyết các vấn đề về tính mở, tính mạnh mẽ, tính khả chuyển và tính thích ứng với khối lượng dữ liệu lớn. Hệ thống NoSQL sử dụng các cấu trúc dữ liệu như cặp khóa-giá trị (key-value), tài liệu (document), đồ thị (graph) và các cấu trúc dữ liệu khác.
Cách thức hoạt động của NoSQL tùy thuộc vào từng loại cấu trúc dữ liệu. Các cơ sở dữ liệu NoSQL cho phép dữ liệu được lưu trữ mà không cần phải định nghĩa trước schema cứng. Thay vì sử dụng mô hình dữ liệu bảng như trong các cơ sở dữ liệu quan hệ, các NoSQL Database sử dụng các mô hình dữ liệu linh hoạt hơn, chẳng hạn như document, key-value hoặc column-family. NoSQL cũng có thể được mở rộng theo chiều ngang (horizontal scaling).
Lý do nên sử dụng cơ sở dữ liệu NoSQL là gì?
Đến đây chắc hẳn các bạn đã biết được khái niệm cách hoạt động của NoSQL là gì rồi. Vậy tại sao doanh nghiệp nên sử dụng loại cơ sở dữ liệu này? CSDL phi quan hệ có nhiều ưu điểm hơn so với các cơ sở dữ liệu quan hệ. Cụ thể:
- Khả năng mở rộng tốt: Hệ thống NoSQL cho phép mở rộng tốt hơn so với các cơ sở dữ liệu quan hệ. Các hệ thống này có thể được mở rộng theo chiều ngang (horizontal scaling). Điều này có nghĩa là người dùng có thể thêm các node vào hệ thống để cải thiện hiệu suất.
- Cho phép tùy chỉnh trường dữ liệu dễ dàng: NoSQL giúp cho việc thêm, xóa hoặc sửa đổi các trường dữ liệu trở nên dễ dàng hơn. Người dùng có thể thay đổi schema của dữ liệu một cách nhanh chóng và linh hoạt hơn để đáp ứng các yêu cầu thay đổi.
- Truy xuất dữ liệu nhanh chóng: Hệ thống cũng có tốc độ truy xuất dữ liệu nhanh hơn các cơ sở dữ liệu quan hệ. Điều này đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng có yêu cầu về tốc độ xử lý lớn và truy xuất dữ liệu nhanh chóng.
- Tích hợp nhiều công nghệ hiện đại: Một ưu điểm nữa là hệ thống NoSQL được thiết kế để tích hợp dễ dàng với các công nghệ khác như big data, cloud computing, real-time stream processing, lưu trữ Object.
- Khả năng xử lý đa dữ liệu: NoSQL có khả năng xử lý các tập dữ liệu đa dạng hơn so với các cơ sở dữ liệu quan hệ. Do khả năng mở rộng tốt hơn so với cơ sở dữ liệu quan hệ, NoSQL giúp tiết kiệm chi phí phát triển và nâng cấp hệ thống.
Xem thêm:
| Công nghê điện toán đám mây đã và đang trở thành xu hướng phát triển hiện nay. Cloud được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhằm mục đích mang lại sự tiện lợi, tối ưu trải nghiệm của người dùng. Đón đầu xu hướng công nghệ này, Mona Host đã phát triển và ứng dụng đám mây vào các giải pháp lưu trữ website cho khách hàng của mình giúp cải thiện hiệu suất và tối ưu trải nghiệm người dùng.Hiện chúng tôi đang cung cấp dịch vụ đăng ký Cloud Hosting uy tín, chuyên nghiệp với mức giá khá cạnh tranh trên thị trường. Đội ngũ kỹ thuật viên có chuyên môn, tay nghề cao sẵn dàng hỗ trợ khách hàng mọi vấn đề liên quan đến Cloud Hosting.
Với mục tiêu giúp khách hàng tìm ra giải pháp tối ưu nhất, Mona Host luôn ưu tiên tư vấn các dịch vụ phù hợp với nhu cầu, quy mô của doanh nghiệp. Chúng tôi cam kết chất lượng dịch vụ tốt nhất cho khách hàng, cung cấp hosting tốc độ cao, Uptime lên đến 99.9%, khả năng bảo mật toàn diện, đăng ký nhanh chóng và dễ dàng. Hãy liên hệ với Mona Host để chúng tôi có thể hỗ trợ bạn đăng ký dịch vụ Cloud Hosting uy tín, chất lượng nhé.
Thông tin liên hệ:
- Địa chỉ: Tầng 2, 1073/23 Cách Mạng Tháng 8, P. 7, Q. Tân Bình, TPHCM
- Điện thoại: 1900 636 648
- Email: [email protected]
|
Một số hạn chế của cơ sở dữ liệu phi quan hệ
Mặc dù hệ thống cơ sở dữ liệu NoSQL đã giải quyết được nhiều vấn đề của các hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống, nhưng nó cũng có một số nhược điểm như sau:
- Khó sử dụng: Các hệ thống NoSQL thường không được tối ưu cho truy vấn phức tạp và cho phép các truy vấn truyền thống.
- Thiếu tính ổn định: Một số hệ thống NoSQL vẫn còn khá mới và chưa được kiểm chứng hoặc phát triển đầy đủ.
- Khó để phân tích dữ liệu: Không giống như các hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ có thể truy vấn dễ dàng, việc phân tích dữ liệu trong các hệ thống cơ sở dự liệu phi quan hệ có thể gặp khó khăn.
Các loại NoSQL Database
Có nhiều thiết kế cơ sở dữ liệu NoSQL khác nhau, với mỗi loại thường có các đặc tính riêng biệt và phù hợp cho các mục đích sử dụng khác nhau. Dưới đây là một số loại cơ sở dữ liệu phi quan hệ phổ biến:
- Key-value Store: Loại NoSQL này là gì? Đây là loại cơ sở dữ liệu đơn giản nhất trong các hệ thống CSDL phi quan hệ. Trong key-value store, mỗi đối tượng là một cặp key-value, với key là một chuỗi (string) đại diện cho khóa của đối tượng và value là một giá trị tương ứng với khóa đó.
- Document Store: Trong Document Store, mỗi đối tượng được lưu trữ dưới dạng một tài liệu (document) trong đó có các trường dữ liệu và giá trị tương ứng. Ví dụ phổ biến của document store là MongoDB.
- Column-family Store: Trong Column-family Store, các đối tượng được lưu trữ trong các cột thay vì các hàng như trong cơ sở dữ liệu quan hệ. Mỗi cột là một bộ sưu tập các giá trị tương ứng với các khóa (key) được chia sẻ giữa các hàng.
- Graph Database: Trong Graph Database, các đối tượng được lưu dưới dạng các đỉnh (vertex) và cạnh (edge) trong một đồ thị. Đây là loại cơ sở dữ liệu phù hợp cho các ứng dụng xử lý dữ liệu có mối quan hệ phức tạp.
- Time-series Database: Time-series Database được sử dụng để lưu trữ dữ liệu theo thời gian. Loại NoSQL này thường được sử dụng cho các ứng dụng IoT, máy tính vạn năng và phân tích log.
So sánh SQL và NoSQL Database
SQL là viết tắt của Structured Query Language, còn được gọi là ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc, là ngôn ngữ tiêu chuẩn để xử lý các cơ sở dữ liệu quan hệ. Dưới đây là những so sánh cơ bản về hai cơ sở dữ liệu SQL và NoSQL.
| So sánh |
Cơ sở dữ liệu quan hệ (SQL) |
Cơ sở dữ liệu phi quan hệ (NoSQL) |
| Mô hình dữ liệu |
Mô hình quan hệ chuẩn hóa dữ liệu vào bảng tạo thành từ hàng và cột. Sơ đồ sẽ quy định rõ về bảng, hàng, cột, chỉ mục, và mối quan hệ giữa các bảng với các thành tố CSDL khác. CSDL sẽ đảm bảo tính toàn vẹn tham chiếu trong mối quan hệ giữa các bảng. |
- Kiểu Document (Tài liệu JSON)
- Kiểu Key-value (Khóa-giá trị)
- Kiểu column (Bảng)
- Graph (Đồ thị)
|
| Lịch sử hình thành |
Phát triển từ những năm 1970, tập trung vào việc giảm thiểu sự trùng lặp dữ liệu. |
Phát triển sau năm 2000 nhằm phục vụ việc mở rộng nhanh (scale) và phát triển ứng dụng theo phương pháp Agile và DevOps. |
| Khối lượng công việc xử lý |
- Xử lý giao dịch trực tuyến (OLTP) có độ ổn định cao
- Có thể xử lý phân tích trực tuyến (OLAP).
|
CSDL phi quan hệ thiết kế cho mẫu truy cập dữ liệu, phục vụ phân tích dữ liệu có cấu trúc chưa hoàn thiện. |
| ACID |
Các thuộc tính ACID: tính nguyên tố, nhất quán, tách biệt và bền vững. |
NoSQL có tính nhất quán, khả dụng và dung sai phân vùng theo định lý Brewers CAP. |
| API |
Truyền đạt yêu cầu lưu trữ và truy xuất dữ liệu bằng cách sử dụng các truy vấn nhất quán với ngôn ngữ SQL. Các truy vấn này được phân tích và thực thi bởi CSDL quan hệ. |
API cho phép các nhà phát triển ứng dụng dễ dàng lưu trữ và truy xuất cấu trúc dữ liệu trong bộ nhớ. Khóa phân mảnh tìm kiếm các cặp key-value, tập hợp cột, văn bản chứa đối tượng và thuộc tính của ứng dụng được xếp theo chuỗi có cấu trúc chưa hoàn chỉnh. |
| Hiệu năng |
Thường phụ thuộc vào hệ thống con của ổ đĩa. Việc tối ưu hóa các tìm kiếm, chỉ mục và cấu trúc bảng bắt buộc phải được thực hiện để đạt hiệu năng tối đa. |
Hiệu năng là chức năng của kích cỡ cụm phần cứng ngầm, độ trễ mạng và ứng dụng đưa ra lệnh gọi. |
| Khả năng mở rộng dữ liệu |
Mở rộng theo chiều dọc, tăng quy mô bằng cách thêm bản sao của khối lượng công việc chỉ đọc hoặc tăng năng lực điện toán của phần cứng. |
Thay đổi quy mô theo chiều ngang, scale – out bằng cách phân tán trên nhiều máy chủ. |
| Schema |
Cố định |
Linh hoạt |
| Mục đích sử dụng |
Có nhiều mục đích sử dụng. |
- Kiểu tài liệu: có nhiều mục đích sử dụng.
- Kiểu key-value: truy xuất đơn giản với dữ liệu lớn.
- Kiểu cột (column): dự đoán mẫu truy xuất với dữ liệu lớn.
- Kiểu biểu đồ (graph): phân tích, duyệt mối quan hệ của các dữ liệu kết nối.
|
| Cơ sở dữ liệu tiêu biểu |
MySQL, Microsoft SQL Server, Server PostgreSQL và Oracle. |
- Document: CouchDB, MongoDB.
- Key-value: DynamoDB, Redis.
- Column: HBase, Cassandra.
- Graph: Amazon Neptune.
|
| Data to Object Mapping |
Có yêu cầu |
Không yêu cầu |
Ngoài ra các cơ sở dữ liệu NoSQL phụ thuộc vào sự hỗ trợ từ cộng đồng và chỉ có các chuyên gia bên ngoài mới có thể thiết lập và triển khai các triển khai NoSQL quy mô lớn. Trong khi đó, cơ sở dữ liệu SQL chủ yếu được hỗ trợ từ các nhà cung cấp.
Những trường hợp nên sử dụng NoSQL Database là gì?
Có một số trường hợp sử dụng cơ sở dữ liệu NoSQL sẽ mang lại hiệu quả tốt hơn:
- Cần lưu trữ dữ liệu phức tạp: Các hệ thống cơ sở dữ liệu phi quan hệ được thiết kế để lưu trữ và truy xuất dữ liệu phức tạp. Chẳng hạn như các tài liệu dạng JSON hay XML, các bộ sưu tập đối tượng hoặc các dữ liệu có cấu trúc linh hoạt khác. Trong khi đó, SQL phải được thiết kế với các bảng và các mối quan hệ cố định.
- Dự án có tính mở rộng cao: NoSQL có khả năng mở rộng ngang tốt hơn so với SQL, vì nó có thể phân tán tải hàng triệu hoặc thậm chí tỷ lệ dữ liệu. Điều này làm cho NoSQL phù hợp với các ứng dụng web hoặc di động đang phát triển mạnh và đang cần xử lý tải lớn.
- Cần xử lý lượng dữ liệu lớn: Với khả năng lưu trữ lượng dữ liệu lớn, NoSQL là sự lựa chọn tốt cho các ứng dụng cần xử lý lượng dữ liệu lớn. Ví dụ như bán lẻ, chăm sóc sức khỏe và thông tin khách hàng.
- Yêu cầu tính linh hoạt cao và thay đổi nhanh: Tính linh hoạt của NoSQL cho phép người dùng thay đổi cấu trúc dữ liệu một cách dễ dàng và nhanh chóng. Trong khi SQL có thể đòi hỏi nhiều thay đổi phức tạp.
So sánh thuật ngữ trong SQL với NoSQL
Những thuật ngữ được sử dụng trong SQL và NoSQL là gì? Chúng có sự khác biệt không? Nội dung dưới đây sẽ giúp bạn biết thêm về vấn đề này:
|
SQL
|
DynamoDB |
Cassandra |
MongoDB |
Couchbase |
|
Bảng
|
Bảng |
Bảng |
Bộ sưu tập |
Bộ chứa dữ liệu |
|
Hàng
|
Mục |
Hàng |
Tài liệu |
Tài liệu
|
|
Cột
|
Thuộc tính |
Cột |
Trường |
Trường |
|
Khóa chính
|
Khóa chính |
Khóa chính |
ID đối tượng |
ID văn bản |
|
Chỉ mục
|
Chỉ mục thứ cấp |
Chỉ mục |
Chỉ mục |
Chỉ mục
|
|
Chế độ xem
|
Chỉ mục thứ cấp toàn cục |
Chế độ xem cụ thể hóa |
Chế độ xem |
Chế độ xem
|
|
Bảng/Đối tượng lồng ghép
|
Bản đồ |
Bản đồ |
Văn bản nhúng |
Bản đồ
|
|
Mảng
|
Danh sách |
Danh sách |
Mảng |
Danh sách
|
Bài viết trên đã giới thiệu những thông tin cơ bản về cơ sở dữ liệu NoSQL là gì. Như vậy, đối với các ứng dụng cần xử lý lượng dữ liệu lớn, phức tạp hoặc cần tính mở rộng, NoSQL là sự lựa chọn hợp lý. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng cần tính nhất quán và các quy tắc dữ liệu phức tạp của doanh nghiệp, SQL có thể là sự lựa chọn tốt hơn.
Mình là Võ Nguyên Thoại, hiện tại đang là Co-founder và CTO của MONA Host - công ty chuyên cung cấp các dịch vụ cloud hosting, vps và hạ tầng thuộc phân khúc cao cấp tại thị trường Việt Nam, đồng thời cũng là Group CTO của The MONA, công ty chủ quản của MONA Media, MONA Software và MONA Host, với hệ sinh thái đầy đủ và hoàn chỉnh để phát triển doanh nghiệp trên môi trường internet.
Với kinh nghiệm làm việc chuyên sâu hơn 15 năm trong lĩnh vực CNTT, trải dài từ mảng hạ tầng, hệ thống, phát triển phần mềm và devops, Thoại mong muốn đóng góp các kinh nghiệm và kiến thức của mình tại Mona để xây dựng một hạ tầng CNTT với các trải nghiệm mới, cao cấp hơn, mượt mà hơn, tin cậy hơn và xoá bỏ khoảng cách giữa các doanh nghiệp và công cuộc chuyển đổi số với đội ngũ chuyên viên kỹ thuật cao luôn hỗ trợ khách hàng 24/7.
Hy vọng với những kiến thức, hiểu biết Thoại chia sẻ sẽ hữu ích đến các bạn độc giả quan tâm!
