NoSQL là gì? Tổng quan về NoSQL database

Bizfly Cloud

2503

09-07-2024

Trong khi cơ sở dữ liệu SQL có những ràng buộc về kiểu dữ liệu và tính nhất quán, NoSQL lại cho thấy những ưu điểm về tốc độ, tính linh hoạt và khả năng mở rộng. Hãy cùng Bizfly Cloud  tìm hiểu tổng quan về NoSQL database.

NoSQL là gì?

NoSQL là một phương pháp tiếp cận thiết kế cơ sở dữ liệu tập trung vào việc cung cấp một cơ chế lưu trữ và truy xuất dữ liệu được mô hình hóa theo các phương tiện khác với các mối quan hệ dạng bảng được sử dụng trong cơ sở dữ liệu quan hệ . Thay vì cấu trúc dạng bảng thông thường của cơ sở dữ liệu quan hệ, cơ sở dữ liệu NoSQL lưu trữ dữ liệu trong một cấu trúc dữ liệu. Vì thiết kế cơ sở dữ liệu phi quan hệ này không yêu cầu lược đồ, nên nó cung cấp khả năng mở rộng nhanh chóng để quản lý các tập dữ liệu lớn và thường không có cấu trúc.

Hệ thống NoSQL lưu trữ và quản trị dữ liệu sao cho có thể hỗ trợ được tốc độ vận hành ở công suất cao và cung cấp tính linh hoạt tuyệt vời cho các nhà phát triển sử dụng. Có rất nhiều hệ thống đã được các công ty lớn như Google, Amazon, Yahoo, and Facebook phát triển, cung cấp các phương thức lưu trữ nội dung và xử lý dữ liệu cho các website thuộc hàng "khủng". Không giống với cơ sở dữ liệu SQL, rất nhiều cơ sở dữ liệu NoSQL có thể mở rộng theo chiều ngang trên hàng trăm hoặc hàng ngàn máy chủ.

>> Tham khảo thêm:  Sự khác nhau giữa SQL, MySQL và SQL Server

NoSQL và SQL bổ sung, tương hỗ cho nhau

Tuy nhiên, so với hệ cơ sở dữ liệu SQL, NoSQL không có tính nhất quán bằng. Trên thực tế, cơ sở dữ liệu SQL thường sẽ ưu tiên tuân thủ các thuộc tính ACID đảm bảo độ tin cậy cho các giao dịch, sau đó mới xét đến hiệu suất và khả năng mở rộng, trong khi cơ sở dữ liệu NoSQL gần như bỏ qua các đảm bảo ACID để ưu tiên tốc độ và khả năng mở rộng.

Nói một cách ngắn gọn, NoSQL và SQL cung cấp các cân bằng khác nhau và khi đặt trong một bức tranh tổng thể lại có vai trò tương hỗ, bổ sung cho nhau. Mỗi hệ thống sẽ phù hợp với các trường hợp sử dụng khác nhau. Việc quyết định lựa chọn công cụ nào cần phụ thuộc vào tính chất công việc thực tế.

>> Xem thêm:  27 Cú pháp SQL cơ bản phải biết

NoSQL hoạt động như thế nào?

NoSQL là thuật ngữ chuyên ngành dùng để mô tả hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu. Nó thường được thiết kế để xử lý cấu trúc dữ liệu phù hợp cho ứng dụng web, di động và đám mây ứng dụng. Tuy nhiên nó không sử dụng ngôn ngữ truy vấn cấu trúc SQL.

Thay vào đó NoSQL thường tập trung vào việc lưu trữ, truy xuất phi cấu trúc dữ liệu hoặc có hoạt động cấu trúc. Để hiểu rõ NoSQL là gì bạn có thể tham khảo cách thức hoạt động cụ thể của nó như sau:

• Cấu trúc dữ liệu: Lưu trữ dữ liệu có cấu trúc hoặc không có cấu trúc hoạt động. Hệ thống có thể lưu trữ đa dạng các loại dữ liệu như hình ảnh, văn bản, video và dữ liệu bán cấu trúc (dữ liệu nghĩa) một cách hiệu quả.
• Phân chia và mở rộng: NoSQL bổ sung nửa thời gian (nút) thông tin vào cơ sở dữ liệu giúp mở rộng theo tỷ lệ ngang để xử lý dữ liệu khối lượng lớn.
• Mô hình hoạt động dữ liệu: Cung cấp các mô hình hoạt động dữ liệu, chẳng hạn như: Tài liệu cơ sở dữ liệu, khóa - giá trị cơ sở dữ liệu, sơ đồ cơ sở dữ liệu, cơ sở dữ liệu họ cột. Từ đó cho phép người dùng lựa chọn mô hình phù hợp với yêu cầu cụ thể của các ứng dụng.
• Trực tiếp xử lý: NoSQL cho phép người dùng thực hiện các truy vấn, xử lý dữ liệu hiệu quả trên các cụm máy tính phân tích.

Các hệ thống NoSQL phổ biến

Với NoSQL, dữ liệu có thể được lưu trữ theo kiểu đơn giản lược đồ hoặc dạng tự do. Dữ liệu bất kỳ có thể được lưu trữ trong bản ghi bất kỳ. Trong số các cơ sở dữ liệu NoSQL, có 4 mô hình lưu trữ dữ liệu phổ biến, do đó, có 4 loại hệ thống NoSQL phổ biến:

1. Document database: (ví dụ: CouchDB, MongoDB): Dữ liệu thêm vào sẽ được lưu trữ dưới dạng cấu trúc JSON tự do hoặc "tài liệu", ở đó dữ liệu có thể là bất kỳ dạng nào từ số nguyên đến chuỗi dữ liệu đến văn bản dạng tự do.

2. Key-value stores (ví dụ: Redis, Riak): Các giá trị dạng tự do — từ các số nguyên hoặc chuỗi đơn giản đến các tài liệu JSON phức tạp —truy cập được trong cơ sở dữ liệu sử dụng các phím.

3. Wide column stores (ví dụ: HBase, Cassandra): Dữ liệu được lưu trữ dạng cột thay vì theo hàng như trong hệ thống SQL thông thường. Bất kỳ số cột nào (và do đó có nhiều loại dữ liệu khác nhau) có thể được nhóm hoặc tổng hợp khi cần thiết cho các truy vấn hoặc chế độ xem dữ liệu.

4. Graph database (ví dụ: Neo4j): Dữ liệu được biểu diễn dưới dạng mạng hoặc đồ thị các đối tượng và mối quan hệ của các đối tượng đó, với mỗi node trong biểu đồ là một đoạn dữ liệu dạng tự do.

Dạng lưu trữ kiểu lược đồ đơn giản (loại bỏ lược đồ) sẽ hữu ích trong các trường hợp cụ thể sau:

- Người dùng muốn truy cập nhanh vào dữ liệu, người dùng quan tâm đến tốc độ và tính đơn giản khi truy cập hơn là độ tin cậy hay tính nhất quán của giao dịch.

- Khi người dùng lưu trữ một lượng lớn dữ liệu và không muốn bị hạn chế bởi các lược đồ, bởi việc thay đổi lược đồ có thể sẽ diễn ra rất chậm và khó khăn.

- Người dùng đang nhập vào các dữ liệu phi cấu trúc từ một hay nhiều nguồn và bạn muốn dữ liệu ở dạng nguyên bản để tận dụng tối đa tính linh hoạt.

- Người dùng muốn lưu trữ dữ liệu trong một cấu trúc phân cấp, nhưng các thứ bậc đó cần phải được mô tả bởi chính dữ liệu mà không phải là một lược đồ. NoSQL cho phép dữ liệu có thể tự mô phỏng với phương thức phức tạp hơn cơ sở dữ liệu SQL.

NoSQL có tính linh hoạt, khả năng mở rộng và hiệu suất cao

Những lợi ích của NoSQL mang lại cho người sử dụng

NoQuery có khả năng mở rộng giúp giải quyết một số vấn đề mà mô hình quan hệ không thực hiện được. Đây cũng chính là lý do nó được xem là bước tiến mới trong quản lý dữ liệu được ứng dụng phổ biến. Vậy lợi ích của NoSQL là gì? Các bạn hãy xem 4 tính năng vượt trội sau đây:

1. Độ linh hoạt cao

Sơ đồ linh hoạt của NoSQL giúp quá trình phát triển được thực hiện nhanh chóng và đảm bảo ở khả năng lặp lại cao hơn rất nhiều. Nó có thể hỗ trợ người dùng làm việc hiệu quả với dữ liệu không có cấu trúc hoặc bán cấu trúc. Nhờ vậy NoSQL trở thành lựa chọn lý tưởng cho dữ liệu không được tổ chức thành cấu trúc hoặc cấu trúc chưa thực sự hoàn chỉnh.

2. Có thể mở rộng quy mô

NoSQL không đặt nặng tính ACID của transactions và tính nhất quán của dữ liệu. Bên cạnh đó đặc trưng nổi bật của nó là thiết kế để tăng quy mô bằng cách sử dụng những cụm phần cứng đã được phân phối. Vậy nên hệ thống dữ liệu này có thể chạy dễ dàng trên nhiều máy.

3. Hiệu năng ổn định

NoSQL được tối ưu hóa theo các mô hình dữ liệu cụ thể cũng như các mẫu truy cập. Nhờ vậy nó đảm bảo được hiệu năng ổn định và cao hơn so với việc dùng cơ sở dữ liệu quan hệ để đạt được mức độ chức năng tương tự.

4. Nhiều chức năng hữu ích

Sự ra đời của NoSQL đem đến cho người dùng nhiều chức năng hữu ích. Chẳng hạn như: Cung cấp những API và các kiểu dữ liệu thực sự thiết thực được xây dựng riêng cho từng mô hình dữ liệu tương ứng. Trong quá trình sử dụng nó có tính ứng dụng cao hơn rất nhiều so với hệ thống dữ liệu trước đây.

Những hạn chế của NoSQL

1. Không có lược đồ 

Với NoSQL, trách nhiệm sẽ được chuyển từ cơ sở dữ liệu sang nhà phát triển ứng dụng. Ví dụ, nhà phát triển có thể áp đặt cấu trúc thông qua một hệ thống map đối tượng quan hệ hoặc ORM. Nhưng nếu bạn muốn lược đồ tự dữ liệu, NoSQL thường sẽ không hỗ trợ.

2. Thiếu tính nhất quán

Dữ liệu được chèn vào cụm dỳ thế nào cũng sẽ khả dụng trên toàn bộ hệ thống, nhưng không thể biết chắc chắn khoảng thời gian nào.

NoSQL đòi hỏi kỹ năng tương đối để sử dụng

3. NoSQL lock-in

Hầu hết các hệ thống NoSQL đều tương tự về khái niệm, tuy nhiên, cách thực hiện lại rất khác nhau. Mỗi hệ thống sẽ có cơ chế truy vấn dữ liệu và quản lý riêng. Điều này có thể sẽ trở gây ra trở ngại nếu xảy ra các thay đổi hệ thống trong quá trình làm việc.

4. Kỹ năng NoSQL

Một hạn chế khác đối với NoSQL là người sử dụng có thể sẽ thiếu các kỹ năng chuyên môn ở mức tương đối bởi hệ thống này còn khá mới và không phải ai cũng biết cách sử dụng thành thạo. 

Khi nào nên sử dụng NoSQL?

Không thể phủ nhận những lợi ích vượt trội NoSQL đem đến cho cộng đồng. Tuy vậy không phải lúc nào nó cũng được ứng dụng mà chủ yếu chỉ khai thác trong những trường hợp sau:

1. Khi cần lưu trữ hoặc truy xuất lượng lớn dữ liệu

Khi SQL không đáp ứng được nhu cầu lưu trữ lớn thì sử dụng NoSQL sẽ là lựa chọn tối ưu. Việc sử dụng NoSQL sẽ dựa trên chiến lược mở rộng quy mô giúp việc mở rộng quy mô cho tới khi khối lượng dữ liệu được thực hiện tốt, chi phí rẻ hơn. Ví dụ như khi bạn cần phân tích thời gian thực, các ứng dụng di động hay ứng dụng web thời gian thực,...

2. Mối liên hệ giữa các loại dữ liệu mà bạn lưu trữ không quá quan trọng

Khi cần mang tới tốc độ phát triển nhanh chóng mà mối liên hệ giữa các loại dữ liệu bạn lưu trữ không quá quan trọng thì NoSQL cũng là lựa chọn tối ưu.

Thông qua việc phát triển nhanh, lặp lại và thường xuyên cập nhật Code hệ thống này cho phép nhà phát triển có thể kiểm soát tốt cấu trúc của dữ liệu. Từ đó đảm bảo sự phù hợp cho phương pháp phát triển Agile hiện đại.

3. Dữ liệu không có cấu trúc và luôn thay đổi theo thời gian

Trong trường hợp quản lý dữ liệu không có cấu trúc theo thời gian thực thì việc sử dụng hệ thống NoSQL là cần thiết. Nó sẽ mang lại nhiều lợi ích đặc biệt, chẳng hạn như linh hoạt lưu trữ dữ liệu phi cấu trúc hoặc cấu trúc thay đổi tùy thuộc vào nguồn dữ liệu. Tính năng này đáp ứng tốt mong muốn của người dùng trong việc xử lý dữ liệu trong thời gian thực.

4. Dữ liệu gia tăng theo thời gian và cần được mở rộng

NoSQL có tính mở rộng theo chiều ngang khi quản lý dữ liệu theo thời gian thực để xử lý lưu lượng dữ liệu lớn tăng theo thời gian. Thêm vào đó nó cũng cung cấp mức độ hoạt động với hiệu suất cao và tiện ích xử lý song song.

Những đặc điểm này của NoSQL giúp đáp ứng tốt cho các ứng dụng có lượng dữ liệu lớn hoặc lượng dữ liệu gia tăng theo thời gian. Khi hệ thống cần đưa ra phản ứng một cách nhanh chóng hoặc truy xuất dữ liệu hiệu quả thì 2 yếu tố nêu trên của NoSQL sẽ hỗ trợ người dùng rất tốt. 

Sự khác biệt cơ bản giữa SQL và NoSQL

NoSQL là một tập hợp các loại cơ sở dữ liệu khác nhau được thiết kế để tổ chức dữ liệu theo các cách đặc biệt. Sự đa dạng này giúp nó trở nên linh hoạt và đáp ứng tốt các mục đích sử dụng khác nhau của người dùng. Vậy sự khác biệt giữa SQL và NoSQL là gì? Các bạn hãy xem qua bảng so sánh với các tiêu chí cơ bản sau đây:

Trên đây là thông tin cơ bản về NosQL là gì hy vọng sẽ đem đến mọi người thêm những kiến thức thú vị về lập trình. Các bạn có thể trao đổi thêm với Bizfly Cloud bằng cách để lại bình luận bên dưới hoặc liên hệ trực tiếp qua số điện thoại.

Theo Bizfly Cloud chia sẻ

>> Có thể bạn quan tâm: Vài điều cơ bản về SQL