Điểm khác biệt giữa cơ sở dữ liệu quan hệ và cơ sở dữ liệu quan hệ phi quan hệ là gì?
Điểm khác biệt giữa cơ sở dữ liệu quan hệ và cơ sở dữ liệu phi quan hệ là gì?
Cơ sở dữ liệu quan hệ và cơ sở dữ liệu phi quan hệ là hai phương pháp lưu trữ dữ liệu cho các ứng dụng. Cơ sở dữ liệu quan hệ (còn gọi là cơ sở dữ liệu SQL) lưu trữ dữ liệu ở định dạng bảng có hàng và cột. Các cột chứa thuộc tính dữ liệu và các hàng chứa giá trị dữ liệu. Bạn có thể liên kết các bảng trong cơ sở dữ liệu quan hệ để có được thông tin chuyên sâu chi tiết hơn về mối liên kết giữa các điểm dữ liệu đa dạng. Mặt khác, các cơ sở dữ liệu phi quan hệ (còn gọi là cơ sở dữ liệu NoSQL) sử dụng nhiều mô hình dữ liệu khác nhau để truy cập và quản lý dữ liệu. Chúng được tối ưu hóa riêng cho các ứng dụng yêu cầu mô hình dữ liệu linh hoạt, có lượng dữ liệu lớn và độ trễ thấp, có thể đạt được bằng cách giảm bớt một số hạn chế về tính nhất quán của dữ liệu của các cơ sở dữ liệu khác.
Cơ sở dữ liệu quan hệ lưu trữ dữ liệu như thế nào?
Cơ sở dữ liệu quan hệ lưu trữ dữ liệu trong bảng có cột và hàng. Mỗi cột đại diện cho một thuộc tính dữ liệu cụ thể và mỗi hàng đại diện cho một phiên bản của dữ liệu đó.
Bạn gán cho mỗi bảng một khóa chính – một cột định danh để xác định rõ ràng bảng. Bạn sử dụng khóa chính để thiết lập mối quan hệ giữa các bảng. Bạn sử dụng khóa chính để liên kết các hàng giữa các bảng với nhau qua khóa ngoại nằm trong một bảng khác.
Sau khi hai bảng được kết nối, bạn lấy dữ liệu từ cả hai bảng bằng một truy vấn duy nhất. Bạn viết truy vấn SQL để tương tác với cơ sở dữ liệu quan hệ.
Ví dụ về dữ liệu được lưu trữ
Ví dụ: hãy tưởng tượng rằng một nhà bán lẻ tạo ra một bảng gồm tất cả các sản phẩm của họ. Trong bảng này, bạn có thể dùng các cột cho tên sản phẩm, phần mô tả và giá cả. Một bảng khác chứa dữ liệu về khách hàng, tên của họ và những sản phẩm họ đã mua.
Các bảng sau đây sẽ thể hiện cách tiếp cận này.
| Product_id (Khóa chính) |
Product_name |
Product_cost |
| P1 |
Product_A |
100 USD |
| P2 |
Product_B |
50 USD |
| P3 |
Product_C |
80 USD |
| Customer_id |
Customer_name |
Item_purchased (Khóa ngoại) |
| C1 |
Customer_A |
P2 |
| C2 |
Customer_B |
P1 |
| C3 |
Customer_C |
P3 |
Cơ sở dữ liệu phi quan hệ lưu trữ dữ liệu như thế nào?
Có một số hệ thống cơ sở dữ liệu phi quan hệ khác nhau do nhiều điểm khác biệt trong cách quản lý và lưu trữ dữ liệu không lược đồ. Dữ liệu không lược đồ là dữ liệu được lưu trữ mà không có các ràng buộc theo yêu cầu của cơ sở dữ liệu quan hệ.
Tiếp theo, chúng tôi sẽ giải thích một số loại cơ sở dữ liệu phi quan hệ phổ biến.
Cơ sở dữ liệu khóa-giá trị
Cơ sở dữ liệu khóa-giá trị lưu trữ dữ liệu dưới dạng tập hợp các cặp khóa-giá trị. Trong một cặp, khóa đóng vai trò như một mã định danh duy nhất. Cả khóa và giá trị đều có thể là bất cứ thứ gì, từ đối tượng đơn giản đến đối tượng phức hợp phức tạp.
Tìm hiểu về cơ sở dữ liệu khóa-giá trị »
Cơ sở dữ liệu tài liệu
Cơ sở dữ liệu hướng tài liệu có cùng một định dạng mô hình tài liệu mà các nhà phát triển sử dụng trong mã ứng dụng của họ. Chúng lưu trữ dữ liệu dưới dạng các đối tượng JSON với bản chất linh hoạt, bán cấu trúc và phân cấp.
Ví dụ sau đây cho thấy dữ liệu được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu tài liệu sẽ trông như thế nào.
| { company_name: "Tên công ty bất kỳ", address: {street: "1212 Main Street", city: "Thị trấn bất kỳ"}, phone_number: "1-800-555-0101", industry: ["chế biến thực phẩm", "trang thiết bị"] type: "riêng", number_of_employees: 987 } |
Tìm hiểu về cơ sở dữ liệu tài liệu »
Cơ sở dữ liệu đồ thị
Cơ sở dữ liệu đồ thị được xây dựng cho mục đích nhất định, đó là lưu trữ và điều hướng các mối quan hệ. Chúng sử dụng nút để lưu trữ các thực thể dữ liệu và biên để lưu trữ mối quan hệ giữa các thực thể.
Biên luôn có một nút bắt đầu, nút kết thúc, kiểu và hướng. Ví dụ: biên có thể mô tả các mối quan hệ cha-con, hành động và quyền sở hữu.
Tìm hiểu về cơ sở dữ liệu đồ thị »
Điểm khác biệt chính giữa cơ sở dữ liệu quan hệ và cơ sở dữ liệu phi quan hệ
Cơ sở dữ liệu quan hệ và phi quan hệ lưu trữ và quản lý dữ liệu theo những cách rất khác nhau. Những phần sau thảo luận về các điểm khác biệt cụ thể.
Cấu trúc
Cơ sở dữ liệu quan hệ lưu trữ dữ liệu dưới dạng bảng và tuân thủ các quy tắc nghiêm ngặt về các biến thể dữ liệu và mối quan hệ bảng. Chúng cho phép bạn xử lý các truy vấn phức tạp trên dữ liệu có cấu trúc trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn và nhất quán của dữ liệu.
Cơ sở dữ liệu phi quan hệ linh hoạt hơn và hữu ích cho dữ liệu với các yêu cầu liên tục thay đổi. Bạn có thể sử dụng chúng để lưu trữ hình ảnh, video, tài liệu và nội dung bán cấu trúc và phi cấu trúc khác.
Cơ chế bảo đảm tính toàn vẹn dữ liệu
Tính nguyên tử, tính nhất quán, tính cô lập và tính bền vững (ACID) đề cập đến khả năng của cơ sở dữ liệu trong việc duy trì tính toàn vẹn dữ liệu dù có xảy ra lỗi hay gián đoạn trong quá trình xử lý dữ liệu.
Mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ tuân thủ nghiêm ngặt các thuộc tính ACID. Điều này có nghĩa là một tập hợp các thao tác kết quả sẽ luôn được hoàn thành cùng nhau. Nếu một thao tác không thành công, toàn bộ tập hợp các thao tác sẽ thất bại. Điều này đảm bảo rằng dữ liệu luôn chính xác.
Ngược lại, cơ sở dữ liệu phi quan hệ cung cấp một mô hình linh hoạt hơn với tính sẵn sàng cơ bản, trạng thái mềm và tính nhất quán cuối (BASE).
Cơ sở dữ liệu phi quan hệ đảm bảo độ sẵn sàng nhưng không nhất quán ngay. Trạng thái của cơ sở dữ liệu có thể thay đổi theo thời gian và cuối cùng sẽ nhất quán. Một số cơ sở dữ liệu phi quan hệ có thể cung cấp khả năng tuân thủ ACID nhưng đánh đổi hiệu năng hoặc những thứ khác.
Hiệu năng
Hiệu năng của cơ sở dữ liệu quan hệ phụ thuộc vào hệ thống con của ổ đĩa. Để cải thiện hiệu năng của cơ sở dữ liệu, bạn có thể sử dụng SSD và tối ưu hóa ổ đĩa bằng cách định cấu hình ổ đĩa với một hệ thống ổ đĩa dự phòng độc lập (RAID). Để đạt được hiệu năng cao nhất, bạn cũng phải tối ưu hóa các chỉ mục, cấu trúc bảng và truy vấn.
Ngược lại, hiệu năng của cơ sở dữ liệu NoSQL phụ thuộc vào độ trễ mạng, kích cỡ cụm phần cứng và ứng dụng gọi. Sau đây là một vài cách bạn có thể cải thiện hiệu năng của cơ sở dữ liệu phi quan hệ:
- Tăng kích cỡ cụm
- Giảm thiểu độ trễ mạng
- Chỉ mục và bộ nhớ đệm
So với cơ sở dữ liệu quan hệ, cơ sở dữ liệu NoSQL cung cấp hiệu năng cao hơn và có khả năng điều chỉnh quy mô cho các trường hợp sử dụng cụ thể.
Quy mô
Lược đồ cứng nhắc của hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ có thể đặt ra nhiều thách thức ở quy mô lớn. Bạn thường điều chỉnh quy mô theo chiều dọc bằng cách bổ sung thêm CPU hoặc tài nguyên RAM vào máy chủ. Bạn cũng có thể điều chỉnh quy mô theo chiều ngang bằng cách sao chép dữ liệu trên các máy chủ cho các khối lượng công việc chỉ đọc. Tuy nhiên, việc điều chỉnh quy mô theo chiều ngang cho khối lượng công việc đọc-ghi đòi hỏi các chiến lược đặc biệt như phân vùng và phân mảnh.
Tìm hiểu về phân mảnh cơ sở dữ liệu »
Ngược lại, cơ sở dữ liệu NoSQL có khả năng điều chỉnh quy mô rất linh hoạt. Bạn có thể phân phối khối lượng công việc của chúng trên nhiều nút một cách dễ dàng hơn. Các cơ sở dữ liệu này có thể xử lý khối lượng dữ liệu lớn bằng cách phân vùng thành các tập nhỏ hơn và phân phối các tập này trên nhiều nút.
So sánh thời điểm nên sử dụng cơ sở dữ liệu quan hệ hay cơ sở dữ liệu phi quan hệ
Cơ sở dữ liệu quan hệ là lựa chọn tốt nhất nếu có thể dự đoán được kích thước, cấu trúc và tần suất truy cập của dữ liệu của bạn. Bạn cũng nên ưu tiên một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ nếu mối quan hệ giữa các thực thể có vai trò quan trọng. Ví dụ: nếu bạn có một tập dữ liệu lớn với cấu trúc và các mối quan hệ phức tạp, các mối quan hệ này nên được làm nổi bật để phân tích và dễ dàng sử dụng.
Ngược lại, mô hình phi quan hệ phù hợp hơn cho việc lưu trữ dữ liệu linh hoạt về dạng hoặc kích thước hoặc có thể thay đổi trong tương lai.
Ngoài ra, trong một số trường hợp, mối quan hệ của dữ liệu chỉ đơn giản là không phù hợp với định dạng khóa chính và khóa ngoại sắp xếp theo dạng bảng. Ví dụ: để lập mô hình bạn bè và mối quan hệ trong một mạng xã hội, bạn sẽ cần một bảng với hàng trăm hàng trong cơ sở dữ liệu quan hệ.
Ngược lại, có thể biểu diễn điều này bằng một dòng duy nhất trong cơ sở dữ liệu phi quan hệ. Ví dụ sau đây sẽ trình bày các mục nhập dữ liệu cho một thành viên có bốn người bạn trong một cơ sở dữ liệu phi quan hệ.
| Member_id Friend_id M1 M2 M1 M3 M1 M4 M1 M5 |
{member name: “member 1” member friends: “member 2, member 3, member 4, member 5”} |
Tóm tắt các điểm khác biệt giữa cơ sở dữ liệu quan hệ và cơ sở dữ liệu phi quan hệ
| Danh mục |
Cơ sở dữ liệu quan hệ |
Cơ sở dữ liệu phi quan hệ |
| Mô hình dữ liệu |
Dạng bảng. |
Khóa-giá trị, tài liệu hoặc đồ thị. |
| Loại dữ liệu |
Có cấu trúc. |
Có cấu trúc, bán cấu trúc và phi cấu trúc. |
| Tính toàn vẹn của dữ liệu |
Tính toàn vẹn cao, hoàn toàn tuân thủ ACID. |
Mô hình nhất quán cuối. |
| Hiệu năng |
Cải thiện bằng cách bổ sung thêm tài nguyên cho máy chủ. |
Cải thiện bằng cách bổ sung thêm nút máy chủ. |
| Mở rộng quy mô |
Điều chỉnh quy mô theo chiều ngang đòi hỏi thêm các chiến lược quản lý dữ liệu. |
Dễ dàng điều chỉnh quy mô theo chiều ngang. |
AWS có thể hỗ trợ các yêu cầu của bạn về cơ sở dữ liệu quan hệ và phi quan hệ như thế nào?
Amazon Web Services (AWS) cung cấp nhiều dịch vụ cho các yêu cầu về cơ sở dữ liệu quan hệ và phi quan hệ.
Các dịch vụ AWS dành cho cơ sở dữ liệu quan hệ
Dịch vụ cơ sở dữ liệu quan hệ của Amazon (Amazon RDS) là một tập hợp các dịch vụ được quản lý giúp bạn dễ dàng thiết lập, vận hành và điều chỉnh quy mô cơ sở dữ liệu quan hệ trên đám mây. Cơ sở dữ liệu đám mây mang lại nhiều lợi ích như hiệu năng, khả năng điều chỉnh quy mô và hiệu quả chi phí. Bạn có thể sử dụng các công cụ cơ sở dữ liệu quan hệ như:
- Amazon RDS dành cho SQL Server để triển khai nhiều phiên bản SQL Server (2014, 2016, 2017 và 2019)
- Amazon RDS dành cho MySQL để hỗ trợ MySQL Community Edition phiên bản 5.7 và 8.0
- Amazon RDS dành cho MariaDB để hỗ trợ MariaDB Server phiên bản 10.3, 10.4, 10.5 và 10.6
Ngoài ra, Amazon RDS dành cho Oracle có hai mô hình cấp phép khác nhau, tức là bạn không cần phải mua riêng các giấy phép Oracle nếu bạn không sở hữu các giấy phép này.
Các dịch vụ AWS dành cho cơ sở dữ liệu phi quan hệ
AWS cũng có một số dịch vụ cơ sở dữ liệu NoSQL để đáp ứng tất cả các yêu cầu NoSQL của bạn. Dưới đây là một số ví dụ:
- Amazon DynamoDB là một dịch vụ cơ sở dữ liệu khóa-giá trị với độ trễ ổn định, chưa đến 10 mili giây cho khối lượng công việc ở bất kỳ quy mô nào.
- Amazon DocumentDB (với khả năng tương thích MongoDB) là một cơ sở dữ liệu theo hướng tài liệu phổ biến với các API mạnh mẽ, trực quan cho việc phát triển linh hoạt và lặp lại.
- Amazon MemoryDB là một dịch vụ cơ sở dữ liệu bền bỉ, nằm trong bộ nhớ. Dịch vụ này cung cấp độ trễ đọc và ghi chỉ tính bằng micro giây để đạt hiệu suất siêu nhanh.
- Amazon Neptune là một dịch vụ cơ sở dữ liệu đồ thị được quản lý toàn phần để xây dựng và chạy các ứng dụng đồ thị hiệu năng cao.
- Dịch vụ OpenSearch của Amazon được xây dựng chuyên để cung cấp hình ảnh trực quan hóa gần theo thời gian thực và phân tích dữ liệu do máy tạo ra.
Bắt đầu sử dụng cơ sở dữ liệu quan hệ và phi quan hệ trên AWS bằng cách tạo tài khoản ngay hôm nay.
