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

Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu là một hệ thống phần mềm giúp nhiều người dùng và ứng dụng dễ dàng tạo, đọc, cập nhật và xóa dữ liệu. Quản trị viên cơ sở dữ liệu quản lý cơ sở dữ liệu thông qua các công cụ và giao diện chuyên biệt cho phép họ giám sát hiệu suất, thực hiện các biện pháp bảo mật, xử lý các bản sao lưu, tối ưu hóa truy vấn và duy trì tính toàn vẹn dữ liệu.

Giúp dữ liệu dễ tiếp cận hơn

Giao diện dựa trên trình duyệt trong các DBMS cung cấp cho người dùng khả năng truy cập dữ liệu dễ dàng thông qua biểu mẫu web, bảng điều khiển trực tiếp hoặc mạng phân tán của bên thứ ba. Ngoài các công cụ trực quan, người dùng cũng có thể truy cập và tương tác với dữ liệu bằng các ứng dụng, ngôn ngữ thao tác dữ liệu (DML), ngôn ngữ truy vấn hoặc kết nối API.

DBMS cũng cung cấp các công cụ và cơ chế để thao tác, phân nhóm, tổng hợp và chuyển đổi dữ liệu đó khi cần thiết. Người dùng có thể sửa đổi dữ liệu một cách linh hoạt, đảm bảo dữ liệu được cấu trúc và định dạng chính xác cho các ứng dụng khác nhau.

Quản lý siêu dữ liệu

DBMS duy trì các từ điển lưu trữ siêu dữ liệu, hay còn gọi là dữ liệu về dữ liệu, ví dụ như cấu trúc dữ liệu, tên bảng và cột, loại dữ liệu, ràng buộc, chỉ mục và mối quan hệ. Điều này cho phép các ứng dụng làm việc với dữ liệu bằng cách sử dụng các trừu tượng cấu trúc thay vì mã hóa phức tạp.
Quản lý siêu dữ liệu cũng cho phép bạn phát triển thiết kế dữ liệu mà không làm hỏng các ứng dụng. Những thay đổi lược đồ như thêm, sửa đổi hoặc xóa hàng và cột được tự động phản ánh trong các bảng siêu dữ liệu.

Xử lý sao lưu và phục hồi

DBMS đơn giản hóa quá trình sao lưu cơ sở dữ liệu bằng cách cung cấp một giao diện dễ nhìn để quản lý các bản sao lưu và ảnh chụp. Quản trị viên cơ sở dữ liệu có thể lưu trữ các bản sao lưu ở các vị trí của bên thứ ba như lưu trữ đám mây để phục hồi nhanh trong trường hợp xảy ra sự cố. Một số DBMS cũng cung cấp bản sao lưu dữ liệu tự động theo các khoảng thời gian xác định trước hoặc bản sao lưu liên tục. Hầu hết các hệ thống đều cung cấp các công cụ khôi phục để khôi phục toàn bộ hoặc một phần cơ sở dữ liệu về trạng thái trước đó một cách dễ dàng. 

Cung cấp các công cụ quản lý người dùng

DBMS cho phép quản trị viên cơ sở dữ liệu quản lý người dùng cơ sở dữ liệu và kiểm soát các hành động của họ một cách hiệu quả. Họ có thể cấu hình tài khoản người dùng, xác định chính sách truy cập dữ liệu và sửa đổi các hạn chế để kiểm soát quyền truy cập vào dữ liệu cơ bản. 

Các thao tác dữ liệu cơ bản là tạo, đọc, cập nhật và xóa (CRUD). Quản trị viên có thể thiết lập khả năng thực hiện từng thao tác trên cơ sở vai trò người dùng, hoặc cấp độ nhóm. Ví dụ: một số người dùng chỉ có quyền đọc cơ sở dữ liệu và không thể tạo hoặc thay đổi các mục nhập.

Nhiều hệ thống DBM hỗ trợ ngôn ngữ điều khiển dữ liệu (DCL) để xác định các kiểm soát truy cập phức tạp.

Quản lý hiệu năng theo quy mô

DBMS đồng thời hỗ trợ hàng chục ngàn người dùng bằng cách triển khai một số giải pháp sau:

• Tối ưu hóa chỉ mục để tăng tốc độ thực thi truy vấn, giảm nhu cầu quét toàn bộ bảng.
• Tối ưu hóa truy vấn để phân tích các truy vấn SQL và chọn kế hoạch thực thi hiệu quả nhất, giảm thiểu I/O và thời gian xử lý.
• Phân vùng và phân mảnh để phân phối khối lượng công việc trên nhiều nút cơ sở dữ liệu hoặc các phân vùng lưu trữ, cải thiện thời gian phản hồi truy vấn và khả năng chịu lỗi.
• Thực thi truy vấn song song để đồng thời xử lý các tác vụ trên nhiều CPU hoặc nút.
• Sao chép dữ liệu và cân bằng tải trên nhiều máy chủ, phân phối các yêu cầu đọc và ghi để duy trì khả năng đáp ứng của hệ thống, và ngăn ngừa mất dữ liệu do lỗi.

Nhiều phần mềm DBMS cũng có khả năng lưu trữ đệm tích hợp, giúp lưu trữ dữ liệu thường xuyên truy cập vào bộ nhớ, từ đó giảm nhu cầu truy cập đĩa lặp đi lặp lại. Các công cụ tích hợp cho phép người dùng theo dõi, cấu hình và tối ưu hóa dữ liệu của họ hơn nữa.

Nhiều sản phẩm hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu có các loại cơ sở dữ liệu, đặc trưng và công cụ cơ bản khác nhau. Việc lựa chọn tùy thuộc vào hình thức và cấu trúc của dữ liệu cơ bản, yêu cầu về hiệu năng, hạn chế về chi pí, khả năng điều chỉnh quy mô, các khả năng tích hợp, chuyên môn kỹ thuật, bảo mật và vv. Chúng tôi chia sẻ các loại DBMS thông thường dưới đây.

Quan hệ

Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) chứa một tập hợp các điểm dữ liệu với các mối quan hệ định sẵn giữa chúng. Dữ liệu được lưu trữ ở định dạng bảng, với mỗi hàng (bản ghi) trong bảng (quan hệ) chứa một danh sách các giá trị liên kết (thuộc tính) cho mục nhập đó. Mỗi bản ghi là một thực thể đơn lẻ với một thuộc tính khóa chính duy nhất để tham chiếu. Các bảng có thể được liên kết trong các mối quan hệ một-một, một-nhiều hoặc mối quan hệ nhiều-nhiều. Một ví dụ về hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ là Amazon Aurora.

Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL) là ngôn ngữ truy vấn mặc định cho hầu hết các cơ sở dữ liệu quan hệ. Các ứng dụng sử dụng ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc để lưu trữ, cập nhật, xóa và truy xuất dữ liệu từ hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS).

Phi quan hệ

Cơ sở dữ liệu phi quan hệ hoặc cơ sở dữ liệu NoSQL không lưu trữ các bản ghi trong các bảng hoặc có một lược đồ nghiêm ngặt. Thay vào đó, dữ liệu có thể được cấu trúc theo nhiều cách khác nhau, bao gồm:

Kho lưu trữ khóa-giá trị

Kho lưu trữ khóa-giá trị là một cơ sở dữ liệu trong đó mỗi bản ghi có một khóa duy nhất (ví dụ: tên, số) với một giá trị liên kết (ví dụ: số nguyên, chuỗi, JSON). Một ví dụ về hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu cho phép lưu trữ khóa-giá trị là Amazon DynamoDB.

Kho lưu trữ tài liệu

Kho lưu trữ tài liệu là một dạng kho lưu trữ khóa-giá trị được sửa đổi, trong đó mỗi khóa duy nhất có một tài liệu liên kết chứa dữ liệu bán cấu trúc (ví dụ: JSON, XML, YAML). Dạng cơ sở dữ liệu này sử dụng API hoặc ngôn ngữ truy vấn để trích xuất ý nghĩa. Amazon DocumentDB cho JSON là một ví dụ về DBMS cho kho lưu trữ tài liệu.

Đồ thị

Cơ sở dữ liệu đồ thị sử dụng cấu trúc kiểu đồ thị với các nút (bản ghi) và các biên (kết nối mối quan hệ với các nút khác). Các biên cũng chứa các thuộc tính liên quan đến mối quan hệ. Ví dụ: các nút có thể đại diện cho một cây phả hệ và các thuộc tính của chúng, như tên, tuổi và các biên giữa các nút thể hiện mối quan hệ, chẳng hạn như cháu gái và họ hàng bên ngoại. Amazon Neptune là một ví dụ về hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu cho các cơ sở dữ liệu đồ thị.

Hướng đối tượng

Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng hoặc cơ sở dữ liệu đối tượng lưu trữ và quản lý một loạt các phiên bản đối tượng, mỗi phiên bản có tập hợp các thuộc tính liên quan riêng. Các đối tượng có thể được liên kết thông qua các khóa ngoại, giống như cơ sở dữ liệu quan hệ. Amazon Aurora có thể được sử dụng như một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ đối tượng (ORDBMS), đây là một sự kết hợp giữa cơ sở dữ liệu quan hệ và hướng đối tượng. PostgreSQL là một ORDBMS phổ biến khác.

Phân cấp

Cơ sở dữ liệu phân cấp được tổ chức theo thứ bậc, với một nút mẹ có nhiều con và có hai hoặc nhiều tầng. Amazon DynamoDB có thể là một DBMS cho cơ sở dữ liệu phân cấp, và các mối quan hệ lồng nhau được biểu diễn trong JSON.

Chuỗi thời gian

Cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian lưu trữ dữ liệu được liên kết với một dấu thời gian cụ thể. Đó có thể là quan hệ hoặc phi quan hệ và thường yêu cầu tải nhập dữ liệu phát trực tuyến. Cần DBMS cho cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian phụ thuộc vào dữ liệu cơ bản. Amazon Timestream là một ví dụ về cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian.

Đa mô hình

DBMS đa mô hình có thể đồng thời quản lý các loại cơ sở dữ liệu khác nhau, ví dụ như cơ sở dữ liệu tài liệu và cơ sở dữ liệu đồ thị. DBMS đa mô hình phổ biến vì cung cấp cho người dùng một giao diện tiêu chuẩn để quản lý các cơ sở dữ liệu khác nhau mà không cần chuyển đổi phần mềm. Một số DBMS đa mô hình cũng cho phép người dùng kết hợp các truy vấn trên các loại cơ sở dữ liệu khác nhau.

Cơ sở dữ liệu đám mây AWS cung cấp nhiều lựa chọn hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu được xây dựng cho mục đích nhất định dành cho bất kỳ doanh nghiệp nào. Cơ sở dữ liệu AWS hỗ trợ tất cả các tác vụ backend, ví dụ như cung cấp máy chủ, vá lỗi, cấu hình và sao lưu. Bạn có thể tập trung phát triển ứng dụng, trong khi đó, AWS liên tục giám sát và tự động điều chỉnh quy mô.

Ví dụ: Amazon Aurora là một công cụ cơ sở dữ liệu quan hệ hoạt động trên đám mây được phát triển bởi AWS tương thích với MySQL và PostgreSQL. Công cụ này kết hợp tốc độ, độ tin cậy và khả năng dễ sử dụng các cơ sở dữ liệu doanh nghiệp truyền thống với tính đơn giản và tiết kiệm chi phí của các cơ sở dữ liệu nguồn mở.

Một ví dụ khác, Amazon Relational Database Service (Amazon RDS) là một dịch vụ được quản lý, giúp bạn dễ dàng thiết lập, vận hành và điều chỉnh quy mô DBMS quan hệ trên đám mây. Dịch vụ này cung cấp tính năng tiết kiệm chi phí và có thể điều chỉnh quy mô, trong khi vẫn quản lý được các tác vụ quản trị cơ sở dữ liệu tiêu tốn nhiều thời gian, giúp bạn thoải mái tập trung vào các ứng dụng và công việc của bạn. Amazon RDS cho phép bạn truy cập vào các tính năng của các công cụ cơ sở dữ liệu quen thuộc như PostgreSQL, MySQL, MariaDB, SQL Server, Oracle, và Db2.

AWS cũng có một số dịch vụ cơ sở dữ liệu DBMS NoSQL để đáp ứng tất cả các yêu cầu NoSQL của bạn. Ví dụ:

• Amazon DynamoDB là một dịch vụ cơ sở dữ liệu khóa-giá trị phi máy chủ, được quản lý toàn phần, cung cấp hiệu năng ổn định, độ trễ dưới mười mili giây với khả năng điều chỉnh quy mô không giới hạn.
• Amazon DocumentDB (với khả năng tương thích MongoDB) là cơ sở dữ liệu tài liệu JSON gốc được quản lý toàn phần, giúp vận hành khối lượng công việc tài liệu quan trọng ở hầu hết mọi quy mô một cách dễ dàng và tiết kiệm chi phí mà không cần quản lý cơ sở hạ tầng.
• Amazon Neptune là dịch vụ cơ sở dữ liệu đồ thị phi máy chủ, được quản lý toàn phần, được thiết kế để có khả năng điều chỉnh quy mô và độ sẵn sàng vượt trội với khả năng truy vấn hàng tỷ mối quan hệ trong vài giây.
• Amazon Timestream là một công cụ cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian chuyên dụng, được quản lý toàn phần khác dành cho nhiều khối lượng công việc, từ các truy vấn có độ trễ thấp đến tải nhập dữ liệu quy mô lớn.

Các cơ sở dữ liệu Đám mây AWS cung cấp nền tảng hiệu năng cao, an toàn và đáng tin cậy để hỗ trợ các giải pháp AI tạo sinh và ứng dụng dựa trên dữ liệu ở mọi quy mô.

Bắt đầu sử dụng DBMS trên AWS bằng cách tạo tài khoản miễn phí ngay hôm nay.