Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS) là gì?

Hình ảnh: Shutterstock / Built In

Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS) là một công cụ chúng ta sử dụng để tạo và quản lý  cơ sở dữ liệu . DBMS yêu cầu một số thành phần kết hợp lại với nhau. Đầu tiên, chúng ta cần dữ liệu , tức là thông tin được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Văn bản, số, boolean (tức là các câu lệnh đúng/sai) và ngày tháng thường biểu diễn dữ liệu của chúng ta. Khi chúng ta thu thập được một bộ dữ liệu có tổ chức, chúng ta có thể gọi nó là cơ sở dữ liệu . Chúng ta có thể coi lược đồ là bản thiết kế của cơ sở dữ liệu có cấu trúc giải thích loại dữ liệu được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu và cách dữ liệu liên quan đến nhau. 

Cuối cùng, công cụ cơ sở dữ liệu là một trong những phần mềm quan trọng nhất đằng sau DBMS vì nó chịu trách nhiệm truy cập và quản lý cơ sở dữ liệu.

Sơ đồ DBMS đơn giản hóa. | Hình ảnh: Manuel Silverio

Các thành phần của DBMS 

Ngoài công cụ cơ sở dữ liệu, còn có một số thành phần và công cụ khác thường có trong một DBMS. 

• Cơ sở dữ liệu 
• Ngôn ngữ truy vấn 
• Bộ xử lý truy vấn
• Công cụ tối ưu hóa
• Danh mục siêu dữ liệu
• Công cụ giám sát 
• Công cụ đảm bảo chất lượng

Cơ sở dữ liệu

Công cụ cơ sở dữ liệu là cốt lõi của bất kỳ DBMS nào. Đây là phần mềm tương tác với dữ liệu, người dùng cơ sở dữ liệu và bộ xử lý truy vấn.

Ngôn ngữ truy vấn

DBMS yêu cầu một ngôn ngữ truy cập cơ sở dữ liệu để người dùng có thể tương tác với cơ sở dữ liệu. Ngôn ngữ truy vấn xác định một tập hợp các lệnh và quy tắc cho phép DBMS biết khi nào người dùng muốn tạo cơ sở dữ liệu, cũng như chèn, cập nhật hoặc xóa dữ liệu. Ngôn ngữ truy vấn cơ sở dữ liệu phổ biến và được sử dụng nhiều nhất là Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL) . Một số hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu kế thừa hoặc mở rộng SQL trong khi thêm các tính năng riêng của chúng như PostgreSQL hoặc MySQL .

Bộ xử lý truy vấn

Bộ xử lý truy vấn sử dụng ngôn ngữ truy vấn đã thiết lập để diễn giải các truy vấn do người dùng thực hiện và chuyển đổi chúng thành các lệnh phù hợp, tương thích với cơ sở dữ liệu. Bộ xử lý truy vấn phân tích cú pháp, dịch, tối ưu hóa và đánh giá truy vấn.

Danh mục siêu dữ liệu

Nói một cách đơn giản, danh mục siêu dữ liệu là tập hợp tất cả dữ liệu về dữ liệu của bạn. Tất cả dữ liệu được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu đều có một số thông tin liên quan đến vòng đời và hành trình của dữ liệu, chẳng hạn như dấu thời gian tạo hoặc người dùng đã chèn dữ liệu. Tất cả thông tin này được gọi là siêu dữ liệu và được lưu trữ trong danh mục siêu dữ liệu DBMS. Chức năng chính của danh mục siêu dữ liệu là cung cấp chế độ xem bao quát và khả năng hiển thị sâu hơn vào tất cả dữ liệu do DBMS quản lý.

Công cụ giám sát

Giám sát DBMS giúp tối ưu hóa hiệu suất, bảo vệ cơ sở dữ liệu của chúng ta và giảm thời gian chết. Có nhiều số liệu khác nhau mà chúng ta có thể giám sát trong DBMS như hiệu suất CPU, bộ nhớ hoặc thời gian chết của hệ thống. Có cả một thị trường các công cụ có sẵn như SolarWinds, SQL Power Tools và Datadog để thực hiện công việc này trong DBMS.

Công cụ đảm bảo chất lượng

Để đảm bảo DBMS của chúng tôi quản lý dữ liệu đúng cách, điều quan trọng là phải theo dõi tính xác thực của dữ liệu trong cơ sở dữ liệu của chúng tôi. Phần mềm DBMS có các công cụ đảm bảo chất lượng phần mềm tích hợp sẵn để kiểm tra tính toàn vẹn của dữ liệu , sửa chữa cơ sở dữ liệu và xác thực dữ liệu .

Lợi ích của việc sử dụng hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu 

Cải thiện bảo mật dữ liệu

DBMS đóng vai trò là trung gian giữa cơ sở dữ liệu và người dùng. Chúng ta càng cần truy cập cơ sở dữ liệu thường xuyên thì nguy cơ vi phạm bảo mật càng cao. Với DBMS, chúng ta có thể triển khai các chính sách bảo mật xác định quyền liên quan đến việc ai có thể truy cập vào cái gì và dữ liệu được phép lưu trữ ở đâu. DBMS cho phép chúng ta kiểm soát chặt chẽ hành trình của dữ liệu trong hệ thống của mình.

Tuân thủ quyền riêng tư

DBMS cung cấp một khuôn khổ để tuân thủ các chính sách bảo mật, cho phép các công ty quản lý quyền riêng tư và bảo mật theo cách tập trung. Tuân thủ quyền riêng tư là tất cả về việc sử dụng dữ liệu một cách có trách nhiệm, trong khi bảo mật dữ liệu chỉ đơn giản là bảo vệ tất cả dữ liệu của chúng ta khỏi các mối đe dọa độc hại. Cuối cùng, quyền riêng tư dữ liệu phụ thuộc vào việc tuân thủ các quy định để xác định rõ ràng dữ liệu nào được bảo vệ, cách bảo vệ, đối tượng được bảo vệ và ai chịu trách nhiệm bảo vệ dữ liệu đó.

Toàn vẹn dữ liệu

Thuật ngữ toàn vẹn dữ liệu đề cập đến tính chính xác và tính nhất quán của dữ liệu. DBMS áp đặt các chính sách cho cơ sở dữ liệu của mình để tối ưu hóa tính toàn vẹn dữ liệu. Một chính sách cơ bản cho tính toàn vẹn dữ liệu là đảm bảo lưu trữ đúng các kiểu dữ liệu trong mỗi cột. Ví dụ, chúng ta không muốn các giá trị số được lưu trữ trong các cột dành cho dữ liệu chữ cái. 

Các loại hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu 

Cơ sở dữ liệu có xu hướng là quan hệ hoặc không quan hệ và điều này dựa trên loại dữ liệu mà chúng xử lý. Cơ sở dữ liệu quan hệ lưu trữ dữ liệu trong các bảng trong khi cơ sở dữ liệu không quan hệ lưu trữ dữ liệu trong các tài liệu JSON hoặc cặp khóa-giá trị. Ngoài ra, cơ sở dữ liệu đồ thị lưu trữ các nút và mối quan hệ của chúng. 

Tương tự như cơ sở dữ liệu quan hệ, phi quan hệ và đồ thị, chúng ta cũng có thể có hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS), hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu tài liệu (DoDBMS) hoặc hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu đồ thị.

Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS)

Chúng tôi sử dụng cơ sở dữ liệu quan hệ để lưu trữ dữ liệu có cấu trúc, dựa trên các bảng chứa các hàng và cột. Dữ liệu được lưu trữ trong các hàng chứa một ID duy nhất được gọi là khóa chính. Sau đó, chúng tôi có thể liên kết nhiều bảng với nhau dựa trên các giá trị chung như ID sản phẩm hoặc tên khách hàng.

Chúng tôi sử dụng RDBMS để quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ — đôi khi được gọi là cơ sở dữ liệu SQL. Điều này là do chúng tôi sử dụng SQL để tương tác với các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ. Một số RDBMS phổ biến bao gồm MySQL và Microsoft SQL. 

Điều đáng chú ý là nhiều người có thể coi MySQL là một cơ sở dữ liệu trong khi thực tế nó là một DBMS.

Một ví dụ phổ biến khác về RDBMS là kho dữ liệu . Kho dữ liệu là hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ được sử dụng để quản lý các cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu theo cột thay vì theo hàng. Cơ sở dữ liệu dạng cột là lựa chọn tốt cho phân tích dữ liệu. Một số ví dụ về kho dữ liệu dựa trên đám mây sử dụng dữ liệu dạng cột là BigQuery từ Google Cloud Platform hoặc Redshift từ Amazon Web Services .

Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu tài liệu (DoDBMS)

Cơ sở dữ liệu phi quan hệ thường chứa các cấu trúc giống JSON mà chúng ta coi là đối tượng hoặc tài liệu. Không giống như cơ sở dữ liệu quan hệ, dữ liệu trong cơ sở dữ liệu phi quan hệ không có cấu trúc hoặc mối quan hệ được thiết lập và được hỗ trợ bởi các dịch vụ như MongoDB (một trong những nền tảng NoSQL phổ biến nhất) hoặc DynamoDB. 

Chúng tôi sử dụng DoDBMS để quản lý các cơ sở dữ liệu phi quan hệ, dựa vào ngôn ngữ NoSQL để tương tác với cơ sở dữ liệu của nó. Vì lý do này, đôi khi chúng tôi gọi các cơ sở dữ liệu phi quan hệ là cơ sở dữ liệu NoSQL.

Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu đồ thị

Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu đồ thị cung cấp hỗ trợ cụ thể cho việc triển khai và bảo trì cơ sở dữ liệu đồ thị. Cơ sở dữ liệu đồ thị được sử dụng để lưu trữ dữ liệu dưới dạng các nút và kết nối. Đây là một tùy chọn tuyệt vời để điều hướng các hệ thống phân cấp sâu và tìm các kết nối ẩn giữa các mục của mạng. Chúng ta có thể sử dụng cơ sở dữ liệu đồ thị để mô hình hóa mạng lưới vận chuyển, công cụ đề xuất và hệ thống phát hiện gian lận.

Một số lựa chọn phổ biến về hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu đồ thị là Neo4j, ArangoDB, GraphQL và OrientDB.