Hệ quản trị cơ sở dữ liệu là gì? Tổng quan và chi tiết nhất

Dữ liệu (data) là nền tảng của các ứng dụng, phần mềm. Cơ sở dữ liệu là cách để lưu trữ và quản lý dữ liệu. Các công nghệ Web, Cloud phát triển cơ sở dữ liệu trang các loại hiện đại hơn như NoSQL. Vì dữ liệu quan trọng nên nó cần phải được bảo vệ và quản lý. Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu ra đời để giải quyết bài toán này! Vậy một hệ quản trị cơ sở dữ liệu gồm những thành phần nào?

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

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS – Database Management System) là một phần mềm chuyên dụng dùng để tạo lập, quản lý và vận hành các cơ sở dữ liệu. DBMS cung cấp các công cụ và dịch vụ cần thiết để lưu trữ, truy xuất, sửa đổi và bảo vệ dữ liệu trong một môi trường có tổ chức và kiểm soát.

Hiểu đơn giản như sau:

• Ta có một cơ sở dữ liệu (với mục đích lưu trữ dữ liệu)
• Nhưng cơ sở dữ liệu có quá nhiều dữ liệu và ta khó làm việc với chúng vì nó rất lộn xộn.
• DBMS sẽ hỗ trợ quản lý để ta có thể sử dụng dữ liệu một cách nhanh chóng, dữ liệu được sắp xếp gọn gàng và bảo mật hơn.

Các chức năng của hệ quản trị cơ sở dữ liệu

1. Tạo lập và duy trì cơ sở dữ liệu: Cung cấp các công cụ để thiết kế cấu trúc cơ sở dữ liệu bao gồm các bảng, chỉ mục và mối quan hệ giữa các bảng.
2. Truy xuất dữ liệu: Hỗ trợ ngôn ngữ truy vấn (thường là SQL) để người dùng có thể dễ dàng tìm kiếm và thao tác dữ liệu.
3. Cập nhật dữ liệu: Cho phép thêm, xóa và sửa đổi dữ liệu một cách an toàn và hiệu quả.
4. Quản lý truy cập: Đảm bảo chỉ những người dùng có thẩm quyền mới được truy cập và thao tác dữ liệu thông qua cơ chế phân quyền và xác thực.
5. Bảo mật và sao lưu: Bảo vệ dữ liệu khỏi mất mát và truy cập trái phép, hỗ trợ các chức năng sao lưu và phục hồi dữ liệu.
6. Tối ưu hóa hiệu suất: Tự động quản lý và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên hệ thống để cải thiện hiệu suất truy xuất và xử lý dữ liệu.
7. Quản lý giao dịch: Đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu qua các giao dịch, hỗ trợ các thuộc tính ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability).

Các loại DBMS phổ biến

1. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS): Dữ liệu được tổ chức thành các bảng liên kết với nhau. Ví dụ: MySQL, PostgreSQL, Oracle.
2. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu phi quan hệ (NoSQL): Phù hợp với dữ liệu phi cấu trúc hoặc bán cấu trúc. Ví dụ: MongoDB, Cassandra.
3. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu hướng đối tượng (OODBMS): Tích hợp các khái niệm của lập trình hướng đối tượng. Ví dụ: ObjectDB.
4. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu phân tán: Dữ liệu được phân tán trên nhiều máy chủ, phù hợp với hệ thống lớn. Ví dụ: Google Spanner, Amazon DynamoDB.

Các mô hình dữ liệu trong DBMS

Để xử lý dữ liệu, DBMS sử dụng nhiều mô hình khác nhau. Mỗi mô hình có ưu điểm và sử dụng với mục đích riêng. Dưới đây là các loại mô hình trong DBMS:

1. Mô hình quan hệ (Relational Model)

Cấu trúc: Dữ liệu tổ chức thành bảng (table) gồm hàng (row) và cột (column).

Truy vấn: Sử dụng SQL.

Ví dụ: MySQL, PostgreSQL, Oracle.

2. Mô hình thực thể – quan hệ (ER Model)

Cấu trúc: Sơ đồ ER với thực thể (entity), thuộc tính (attribute) và mối quan hệ (relationship).

Sử dụng: Thiết kế cơ sở dữ liệu.

3. Mô hình mạng (Network Model)

Cấu trúc: Dữ liệu tổ chức dưới dạng đồ thị (graph) với các nút (node) và cung (edge).

Sử dụng: Biểu diễn mối quan hệ phức tạp.

Ví dụ: IDMS.

4. Mô hình phân cấp (Hierarchical Model)

Cấu trúc: Dữ liệu tổ chức thành cấu trúc cây (tree) với các nút cha-con.

Sử dụng: Dữ liệu phân cấp.

Ví dụ: IMS.

5. Mô hình hướng đối tượng (Object-Oriented Model)

Cấu trúc: Dữ liệu tổ chức thành các đối tượng (object) với thuộc tính và phương thức.

Sử dụng: Lập trình hướng đối tượng.

Ví dụ: ObjectDB.

6. Mô hình tài liệu (Document Model)

Cấu trúc: Dữ liệu lưu dưới dạng tài liệu (document) như JSON hoặc XML.

Sử dụng: Dữ liệu phi cấu trúc.

Ví dụ: MongoDB, CouchDB.

7. Mô hình cột (Column-Family Model)

Cấu trúc: Dữ liệu tổ chức thành các cột và nhóm cột.

Sử dụng: Dữ liệu lớn, truy vấn nhanh.

Ví dụ: Cassandra, HBase.

8. Mô hình khóa-giá trị (Key-Value Model)

Cấu trúc: Dữ liệu lưu dưới dạng cặp khóa-giá trị.

Sử dụng: Truy xuất nhanh.

Ví dụ: Redis, DynamoDB.

9. Mô hình đồ thị (Graph Model)

Cấu trúc: Dữ liệu dưới dạng đỉnh (node) và cạnh (edge).

Sử dụng: Mối quan hệ phức tạp.

Ví dụ: Neo4j, Amazon Neptune.