Hệ quản trị cơ sở dữ liệu là gì? Top 09 hệ quản trị CSDL tốt nhất

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu là gì, có những hệ quản trị CSDL nào tốt nhất hiện nay? Đây là câu hỏi mà không ít người đặt ra khi nhắc đến khái niệm hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Trong bài viết sau đây, hãy cùng Kiến Thức Phần Mềm tìm hiểu thế nào là hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) và những loại DBMS được sử dụng rộng rãi hiện nay.

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu là gì?

Khái niệm hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu hay DBMS (viết đầy đủ: Database Management System) được hiểu là gói phần mềm được tạo ra nhằm xác định, thao tác, truy xuất cũng như quản lý các dữ liệu thuộc một cơ sở dữ liệu (CSDL) nào đó. DBMS thường làm việc với các dữ liệu do chính nó quản lý.

DBMS cũng có chức năng thiết lập các quy tắc giúp xác thực, tương tác với những dữ liệu này. Các cơ sở dữ liệu đầu tiên chỉ xử lý từng phần các dữ liệu có định dạng đặc biệt. Trong khi đó, ngày nay có nhiều hệ thống phát triển hơn có khả năng xử lý những loại dữ liệu ít định dạng hơn và liên kết chúng theo các phương thức phức tạp hơn.

Phân loại hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Hiện nay, có 4 loại DBMS phổ biến nhất là:

• Cơ sở dữ liệu phân cấp: Dữ liệu được hệ thống hóa dạng cây, với cách thức lưu trữ các bản ghi theo cấp bậc từ dưới lên trên hoặc từ trên xuống dưới. Với mô hình này, chỉ tồn tại một bản ghi gốc duy nhất.
• Cơ sở dữ liệu mạng: Đặc điểm của mô hình này là có nhiều hơn một bản ghi gốc đối với mỗi bản ghi con. Người dùng có thể truy cập các thực thể được tổ chức trong biểu đồ thuộc mô hình CSDL mạng thông qua các đường dẫn
• Cơ sở dữ liệu quan hệ: Đây là mô hình được ứng dụng rộng rãi nhờ sự đơn giản. CSDL quan hệ được thiết lập dựa trên sự chuẩn hóa dữ liệu ở các cột và hàng trong bảng.
• Cơ sở dữ liệu hướng đối tượng: Mô hình này áp dụng cách lưu trữ dữ liệu dạng đối tượng. Các lớp sẽ có nhiệm vụ hiển thị dữ liệu chứa trong đó.

Ví dụ về hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Ví dụ chúng ta có cơ sở dữ liệu trường đại học bao gồm những dữ liệu về khóa học, thông tin sinh viên và điểm của sinh viên. CSDL này bao gồm 5 file là:

• STUDENT: Chứa các thông tin về từng sinh viên
• COURSE: Chứa các thông tin về từng khóa học
• SECTION: Chứa các dữ liệu về những phần khác nhau nằm trong một khóa học cụ thể
• GRADE: Lưu trữ thông tin về điểm số của các sinh viên ghi nhận được trong từng học phần
• TUTOR: Lưu trữ thông tin về các giảng viên trong trường

Nếu muốn tạo ra một hệ quản trị cơ sở dữ liệu thì trước hết cần xác định được cấu trúc của các bản record tương ứng với từng file nói trên. Để làm được điều này cần xác định mỗi bản record chứa các loại phần tử dữ liệu khác nhau nào.

Giá trị thuộc mỗi mục dữ liệu có thể được thể hiện bằng một sơ đồ mã hóa. Nhìn chung, cơ sở dữ liệu trong ví dụ này sẽ bao gồm 5 bảng đi kèm với foreign key được xác định giữa các bảng khác nhau.

Chức năng của hệ quản trị cơ sở dữ liệu là gì?

Có thể nói, hệ quản trị cơ sở dữ liệu có vai trò đặc biệt quan trọng. Dưới đây là một số chức năng chính của DBMS:

Quản lý Data Dictionary

Các định nghĩa của những phần tử dữ liệu và các mối quan hệ giữa chúng (metadata) sẽ được DBMS lưu trữ trong Data Dictionary. Ngoài ra khi có các chương trình truy cập vào dữ liệu được lưu trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu thì Data Dictionary còn được DBMS dùng để tìm kiếm các cấu trúc cũng như mối quan hệ giữa những thành phần dữ liệu được yêu cầu.

Nhìn chung, Data Dictionary sẽ bỏ qua sự phụ thuộc về dữ liệu và cấu trúc, từ đó cung cấp tính trừu tượng hóa dữ liệu cho người dùng. Data Dictionary thường được dùng bởi các quản trị viên (admin) của DBMS và bị ẩn với các user.

Quản lý Data Storage

Data Storage có nhiệm vụ chứa các dữ liệu cũng như những biểu mẫu dữ liệu khác có liên quan. Bên cạnh đó, Data Storage còn được dùng để định dạng báo cáo, thiết lập những quy tắc liên quan đến xác minh dữ liệu, procedural code cũng như những cấu trúc dùng để xử lý các định dạng hình ảnh và video. Người dùng sẽ không cần quan tâm đến việc các dữ liệu được thao tác hoặc lưu trữ ra sao.

Ngoài ra còn có một thuật ngữ có tên gọi Performance Tuning cũng có mối liên hệ với cấu trúc này. Nó gắn liền với tốc độ lưu trữ, truy cập và hiệu suất của cơ sở dữ liệu.

Chuyển đổi và trình bày các dữ liệu

Chức năng này giúp chuyển đổi mọi dữ liệu được nhập vào cũng như những cấu trúc dữ liệu bắt buộc. Nhờ có chức năng chuyển đổi và trình bày dữ liệu mà hệ quản trị cơ sở dữ liệu có thể nhận biết được điểm khác biệt giữa những định dạng dữ liệu physical và logic.

Quản lý về bảo mật

Một trong những chức năng quan trọng nhất của hệ quản trị cơ sở dữ liệu đó chính là quản lý bảo mật. Chức năng này giúp thiết lập những quy tắc cho phép người dùng truy cập CSDL hoặc không.

Để đảm bảo tính bảo mật, mỗi người dùng sẽ có username và password riêng. Một số hệ quản trị cơ sở dữ liệu có thể yêu cầu đăng nhập bằng xác thực sinh trắc học (vân tay, võng mạc…), tuy nhiên kiểu bảo mật này sẽ tốn kém hơn. Tuy nhiên, chức năng quản lý bảo mật cũng có những hạn chế nhất định, đặc biệt là đối với những dữ liệu cho phép mọi người dùng truy cập hoặc quản lý.

Kiểm soát truy cập nhiều người dùng

Công cụ kiểm soát truy cập nhiều người dùng dựa trên tính nhất quán và toàn vẹn của dữ liệu. Đây là chức năng quan trọng và hữu ích đối với hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Nó giúp cho nhiều người dùng có thể đồng thời truy cập vào CSDL mà vẫn duy trì được tính toàn vẹn của CSDL.

Quản lý tính toàn vẹn của dữ liệu

Ngôn ngữ truy vấn được xếp vào nhóm nonprocedural language. Ví dụ điển hình nhất chính là SQL – một ngôn ngữ truy vấn được hỗ trợ bởi hầu hết các nhà cung cấp DBMS. Bằng cách sử dụng ngôn ngữ truy vấn, người dùng có thể dễ dàng xác định được mình cần làm gì và không phải chỉ ra cách thực hiện cụ thể.

Database Access Languages

Database Access Languages và giao diện lập trình ứng dụng liên quan đến cách thức mà một DBMS chấp thuận những yêu cầu khác nhau đến từ người dùng cuối thông qua những môi trường mạng khác nhau. Chẳng hạn, DBMS có thể cấp quyền truy cập CSDL bằng Internet với sự hỗ trợ của những trình duyệt web khác nhau như Netscape, Internet Explorer, Mozilla Firefox…

Transaction Management

Mọi cập nhật trong một transaction sẽ được thực hiện hoặc không nhờ có một phương thức được xác lập bởi DBMS. Bất kỳ transaction nào cũng phải tuân theo thuộc tính ACID.

Tổng hợp những hệ quản trị cơ sở dữ liệu tốt nhất hiện nay

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQLite

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQLite được sử dụng rộng rãi hiện nay và tương thích tốt với định dạng file trên disk. SQLite cũng có thể được sử dụng kết hợp với các phần mềm máy tính để bàn như Record Keeping Programs, CAD package, Financial Analysis Tool, Control System…

Ưu điểm:

• Dung lượng nhẹ, có thể được dùng như một phần mềm dành cho các thiết bị điện tử trong gia đình như máy ảnh, điện thoại, tivi…
• Đọc/ghi với tốc độ nhanh chóng, thậm chí nhanh hơn gần 35% so với File system
• Không yêu cầu cấu hình hoặc cài đặt, tất cả những gì bạn càn làm chỉ là download thư viện SQLite về máy tính

Nhược điểm:

• Chỉ có thể xử lý những yêu cầu HTTP với lưu lượng truy cập từ thấp đến trung bình
• Thông thường, CSDL có kích thước chỉ dừng ở mức 2GB
• Nếu dùng các SQL Query dài dòng dễ gây ra lỗi

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft Access

Với Microsoft Access, người dùng có thể quản lý dữ liệu cũng như tạo báo cáo một cách hiệu quả. Ngoài ra, việc cài đặt và sử dụng phần mềm này cũng rất đơn giản. Có khá nhiều phần mềm chạy trên Windows tích hợp được với Access, kể cả Oracle, Sybase hay SQL.

Ưu điểm:

• Cho phép người dùng truy cập từ xa bằng cách tích hợp Access trên một website
• Chi phí hợp lý
• Trong quá trình cài đặt, người dùng có thể nhập các dữ liệu đã thu thập vào Microsoft Access

Nhược điểm:

• File Access có kích thước giới hạn nên sẽ bộc lộ nhược điểm khi quản lý lượng lớn dữ liệu
• Định dạng file có kích thước tối đa sẽ khiến tốc độ hệ thống bị giảm
• Những dữ liệu đa phương tiện sẽ tốn nhiều dung lượng và làm giảm tốc độ của chương trình

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Redis

Redis được đánh giá cao về tính khả dụng dưới dạng Active-Passive hoặc Active-Active. Nền tảng này cũng có hiệu suất cao cũng như khả năng tìm kiếm tích hợp hàng đầu. Bạn có thể tiết kiệm chi phí cơ sở hạ tầng bằng cách mở rộng CSDL Redis sang SSD Flash. Ngoài ra, nền tảng Redis Enterprise cũng cho phép sử dụng tối đa phần cứng.

Ưu điểm:

• Cho phép mở rộng tuyến tính lên tới 1000 nút
• Hoạt động ổn định và bảo mật cao

Nhược điểm:

• Để tạo cấu trúc cần tối thiểu 2 slave và 2 master
• Dữ liệu được phân đoạn theo hash-slot chỉ định tương với với mỗi Master. Vì vậy dữ liệu ghi vào slot sẽ mất đi nếu Master giữ các slot bị hỏng
• Nếu không có tối thiểu một slave thì sẽ không xảy ra Failover
• Phải mất tối thiểu 30 – 50 giây để thăng cấp cho slave. Trong khoảng thời gian này, dữ liệu được ghi trong cluster sẽ bị mất đi

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu DB2

DB2 là hệ quản trị cơ sở dữ liệu được phát triển bởi IBM. Nó có thể đọc các tệp NoSQL như JSON hay XML. Nó cũng tương thích với iSeries server của IBM. Phiên bản mới của DB2 có nhiều cải tiến mới mẻ, trong đó có công nghệ bỏ qua dữ liệu nhằm tăng cường tốc độ hoạt động. Ngoài khả năng phân tích và tương thích cũng được cải thiện, DB2 cũng được bổ sung thêm các chức năng khôi phục.

Ưu điểm:

• Tận dụng triệt để những tài nguyên sẵn có để quản lý các CSDL khổng lồ với Blu Acceleration
• Lưu trữ dữ liệu từ một physical server, cloud hoặc cả hai
• Sử dụng Task Scheduler để thực hiện đồng thời nhiều công việc
• Exit code và Error code cho phép xác định công việc nào có thể chạy qua Task Scheduler

Nhược điểm:

• Chi phí khá đắt đỏ đối với cá nhân/tổ chức nhỏ
• Cần đến các phần mềm bổ sung hoặc những công cụ bên thứ ba để vận hành các nút phụ hoặc cluster
• Chỉ được hỗ trợ cơ bản trong 3 năm đầu sử dụng

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu MongoDB

MongoDB được tạo ra dành cho các ứng dụng sử dụng cả dữ liệu có và không có cấu trúc. Công cụ này sử dụng trình điều khiển MongoDB để kết nối CSDL với các ứng dụng. Nó có thể xử lý hiệu quả dữ liệu biến đổi không có quan hệ về dữ liệu.

Ưu điểm:

• Phiên bản cập nhật có chức năng tìm kiếm văn bản được nâng cấp
• Cho phép thu nhỏ kích thước của mỗi index để nâng cao hiệu suất
• Sử dụng nhanh chóng, thuận tiện
• Hỗ trợ các tài liệu NoSQL, trong đó có JSON
• Cho phép lưu trữ, truy cập thuận tiện dữ liệu của mọi cấu trúc
• Hỗ trợ viết lược đồ không phải đếm ngược thời gian

Nhược điểm:

• Không có khả năng xử lý những mô hình quan hệ về dữ liệu
• SQL không được dùng như ngôn ngữ truy vấn
• Có sẵn những công cụ dịch truy vấn SQL sang MongoDB
• Tốn nhiều thời gian thiết lập lại

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu PostgreSQL được sử dụng vô cùng rộng rãi và hoàn toàn miễn phí. PostgreSQL thường được dùng để quản lý CSDL website, hỗ trợ quản lý cả dữ liệu có và không có cấu trúc.

Ưu điểm:

• Thuận tiện trong việc nhập thông tin từ các loại CSDL khác
• Sử dụng được trên phần lớn các nền tảng phổ biến
• Lưu trữ được trong nhiều môi trường khác nhau, kể cả môi trường ảo, cloud và physical
• Phiên bản mới hỗ trợ số lượng người dùng đồng thời cũng như khối lượng dữ liệu lớn hơn
• Hỗ trợ cả cấu hình password profile và DBMS_SESSION.
• Có khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lên đến hàng terabyte
• Hỗ trợ JSON

Nhược điểm:

• Có thể xảy ra nhầm lẫn về cấu hình
• Các hoạt động lớn có thể làm giảm tốc độ

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server

SQL Server được vận hành dựa trên các server cục bộ và server cloud. Thậm chí nó có thể hoạt động được đồng thời trên cả hai server này. Hiện nay, Microsoft SQL Server cũng hỗ trợ Dynamic Data Masking. Theo đó các dữ liệu mật chỉ có thể được nhìn thấy bởi các cá nhân được ủy quyền.

Ưu điểm:

• Phục vụ tốt nhu cầu của các tổ chức lớn đang sử dụng các phần mềm của Microsoft
• Hoạt động ổn định, nhanh chóng
• Cho phép tùy chỉnh và quản lý hiệu suất, tiết kiệm tài nguyên
• Hỗ trợ truy cập những hình ảnh trực quan trên các thiết bị di động
• Độ tương thích cao với các nền tảng khác của Microsoft

Nhược điểm:

• Vẫn có thể tiêu tốn tài nguyên kể cả khi hiệu suất đã được thay đổi
• Một số trường hợp xảy ra trục trặc khi nhập file bằng dịch vụ tích hợp SQL Server

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL

MySQL được ứng dụng rộng rãi cho các ứng dụng web. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu này cũng liên tục được nâng cấp về bảo mật và các tính năng mới. Nó được cung cấp với 2 phiên bản miễn phí và trả phí, trong đó phiên bản miễn phí sẽ bị lược bớt một số tính năng, chú trọng vào độ tin cậy và tốc độ.

Có nhiều công cụ lưu trữ khác nhau được cung cấp bởi MySQL mà bạn có thể lựa chọn. Nhờ đó bạn có thể xử lý dữ liệu từ những loại bảng khác nhau và tùy chỉnh chức năng của công cụ.

Ưu điểm:

• Phù hợp với những tổ chức đang tìm kiếm một hệ quản trị cơ sở dữ liệu đáng tin cậy và tiết kiệm
• Giao diện thân thiện, hỗ trợ các lệnh hàng loạt
• Hệ thống đáng tin cậy, không xảy ra tình trạng hao hụt tài nguyên
• Xử lý khối lượng dữ liệu lớn nhanh chóng và chính xác
• Hoạt động được trên các CSDL khác nhau như Oracle hay DB2

Nhược điểm:

• Đòi hỏi nhiều thời gian làm việc thủ công
• Không hỗ trợ tích hợp cho OLAP hay XML

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu Oracle

Kể từ khi ra mắt lần đầu vào cuối những năm 70, đến nay Oracle đã thu hút đông đảo người dùng trên toàn thế giới. Hiện nay, Oracle đã được cải tiến dựa trên nền tảng đám mây, cho phép lưu trữ dữ liệu trên một hoặc nhiều server. Với Oracle, bạn có thể quản lý CSDL lưu trữ hàng tỷ bản record.

Ngoài ra hệ quản trị cơ sở dữ liệu này còn có các tính năng mới như framework, ứng dụng đồng thời cấu trúc physical và logic. Như vậy, việc quản trị các dữ liệu physical sẽ không tác động đến việc truy cập vào những cấu trúc logic. Đặc biệt, Oracle cũng đảm bảo sự cách ly giữa các giao dịch nhằm nâng cao tính bảo mật.

Ưu điểm:

• Nhiều tính năng và cải tiến mới mẻ
• Cung cấp những công cụ quản lý CSDL vô cùng mạnh mẽ
• Có khả năng xử lý tốt những CSDL khổng lồ

Nhược điểm:

• Mức chi phí đầu tư khá đắt đỏ, phù hợp với những tổ chức lớn
• Chiếm khá nhiều tài nguyên hệ thống sau khi cài đặt, vì vậy có thể phải nâng cấp phần cứng

Như vậy là thông qua bài viết này, bạn đã hiểu được hệ quản trị cơ sở dữ liệu là gì rồi. Với sự trợ giúp của các DBMS, công việc quản lý dữ liệu trong doanh nghiệp sẽ trở nên đơn giản hơn rất nhiều. Chúc bạn lựa chọn được công cụ đáp ứng tốt nhất nhu cầu của mình.

Ban biên tập: Kiến Thức Phần Mềm