Hệ quản trị cơ sở dữ liệu là gì? Top 13 hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ biến

Hiện nay, mọi người hầu như ít quan tâm đến khái niệm về hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS), vì thế nên phần đông người dùng vẫn còn nhầm lẫn với khái niệm cơ sở dữ liệu (CSDL). Do vậy, bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về DBMS cũng như giới thiệu về các hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ biến nhất hiện nay.

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu là gì?

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu trong tiếng Anh là Database Management System, viết tắt là DBMS được hiểu là một hệ thống dùng để quản lý một lượng dữ liệu của một tổ chức theo một cách có trật tự. Bạn có thể hiểu một cách đơn giản hơn thì BDMS một gói phần mềm được thiết kế để xác định, thao tác, truy xuất và quản lý dữ liệu bên trong cơ sở dữ liệu. DBMS thường thao tác với dữ liệu của chính nó, giúp người dùng kiểm soát được các thông tin, duy trì sự ổn định của dữ liệu. Định dạng dữ liệu như: Tên field, cấu trúc bản record và cấu trúc file.

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu là gì?

DBMS cũng xác định các quy tắc để xác thực và thao tác với các dữ liệu này. Các cơ sở dữ liệu đầu tiên chỉ xử lý từng phần dữ liệu được định dạng đặc biệt. Các hệ thống phát triển hơn ngày nay có thể xử lý các loại dữ liệu ít định dạng hơn, liên kết chúng với nhau theo những cách phức tạp hơn.

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu gồm những thành phần nào?

Cấu trúc của một hệ quản trị cơ sở dữ liệu gồm: dữ liệu, siêu dữ liệu, bộ quản lý lưu trữ, bộ quản trị giao dịch, bộ xử lý câu hỏi và các thao tác với hệ quản trị cơ sở dữ liệu.

Cấu trúc của một hệ quản trị cơ sở dữ liệu

1. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu bao gồm 4 phần chính như sau:

• Các thao tác.
• Bộ xử lý câu hỏi.
• Bộ quản lý lưu trữ.
• Bộ quản trị giao dịch.
• Dữ liệu, siêu dữ liệu.

– Đối với hệ quản trị cơ sở dữ liệu, yêu cầu những thao tác sau:

• Các truy vấn hay còn gọi là những yêu cầu đưa ra, hỏi đáp về dữ liệu trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu. Có 2 cách để tạo ra 1 truy vấn: Sử dụng giao diện truy vấn chung hoặc sử dụng giao diện chương trình ứng dụng.
• Các thay đổi sơ đồ dữ liệu xuất hiện khi người quản trị cơ sở dữ liệu tiến hành những thay đổi, chẳng hạn như tạo một cơ sở dữ liệu mới hoặc thay đổi những thành phần của cơ sở dữ liệu. 
• Các cập nhật dữ liệu như sửa, xóa dữ liệu.

2. Bộ xử lý câu hỏi: Đây là bộ phận nhận những thao tác trên, tiếp đến truyền lệnh cho bộ quản lý lưu trữ để thực hiện những thao tác đó. 

3. Bộ quản lý lưu trữ: Trong bộ quản lý lưu trữ, thông tin dữ liệu sẽ được lấy theo truy vấn, sau đó tiến hành các thao tác thay đổi đối với cơ sở dữ liệu

4. Bộ quản trị giao dịch: Bộ quản trị giao dịch chứa cả bộ xử lý câu hỏi và bộ quản lý lưu trữ, bộ phận này chịu trách nhiệm cho việc chắc chắn các thao tác được tiến hành thực hiện đúng nhưng không làm mất dữ liệu, ngay khi có lỗi hệ thống. 

5. Dữ liệu, siêu dữ liệu: Đây là thành phần chính trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu, gồm dữ liệu nằm trong cơ sở dữ liệu và siêu dữ liệu trong thông tin cấu trúc của cơ sở dữ liệu.

Ví dụ về hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Theo dõi một ví dụ đơn giản về dữ liệu trường đại học. Cơ sở dữ liệu này đang chứa các thông tin liên quan đến sinh viên, khóa học và điểm. Các thông tin này được chia thành 5 file:

• STUDENT: lưu dữ dữ liệu từng học sinh.
• COURSE: Chứa dữ liệu về mỗi khóa học.
• SECTION: Lưu trữ thông tin về các phần trong một khóa học cụ thể.
• GRADE: Lưu trữ điểm mà học sinh đạt được trong các học phần.
• TUTOR: Chứa thông tin và các giáo sư.

Để xác định một hệ quản trị cơ sở dữ liệu, chúng ta cần xem xét cấu trúc các bản record của mỗi file thông qua việc xác định các loại phần tử dữ liệu khác nhau được lưu trữ trong mỗi bản record đó. Ngoài ra, bạn có thể sử dụng một sơ đồ mã hóa để biểu diễn giá trị của một mục dữ liệu, cụ thể, về cơ bản, cơ sở dữ liệu của bạn sẽ có 5 bảng với foreign key được xác định giữa các bản khác nhau.

Chức năng của hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Để nhận thấy rõ hơn về vai trò và tầm quan trọng của DBMS, Vietnix sẽ cùng bạn tìm hiểu từng chức năng của hệ quản trị cơ sở dữ liệu.

Quản lý Data Dictionary

Data Dictionary là nơi DBMS lưu trữ các định nghĩa của các phần tử dữ liệu và các mối quan hệ giữa chúng (metadata). DBMS sử dụng chức năng này để tra cứu các cấu trúc cũng như là mối quan hệ giữa các thành phần dữ liệu được yêu cầu khi các chương trình truy cập dữ liệu trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu.

Về cơ bản, Data Dictionary sẽ đi qua DBMS, nhằm loại bỏ sự phụ thuộc về cấu trúc và dữ liệu và cung cấp cho người dùng tính trừu tượng hóa dữ liệu. Ngoài ra, Data Dictionary thường bị ẩn khỏi user và được sử dụng bởi các admin của DBMS.

Quản lý Data Storage

Chức năng này được sử dụng để lưu trữ dữ liệu và các biểu mẫu dữ liệu khác có liên quan chẳng hạn như định dạng báo cáo, quy tắc về data validation, procedural code và cấu trúc xử lý các định dạng video, hình ảnh.

Với Data Storage, người dùng không cần biết dữ liệu được lưu trữ hoặc thao tác thế nào. Ngoài ra, một khái niệm khác liên quan đến vấn đề này là thuật ngữ được gọi là Performance Tuning đề cập đến hiệu suất của cơ sở dữ liệu, tốc độ lưu trữ và truy cập.

Chuyển đổi và trình bày các dữ liệu

Chức năng này sẽ chuyển đổi bất kỳ dữ liệu nào được nhập vào các cấu trúc dữ liệu bắt buộc. Bằng cách sử dụng chức năng trình bày và biến đổi dữ liệu, DBMS có thể xác định sự khác biệt giữa các định dạng dữ liệu logic và physical.

Quản lý về bảo mật

Quản lý sự bảo mật là thiết lập, duy trì các phương án bảo mật, đặt ra các quy tắc xác định người dùng có được phép truy cập cơ sở dữ liệu hay không nhằm bảo vệ dữ liệu khỏi các cuộc tấn công và đe dọa.

Người dùng được cấp username và password. Hoặc đôi khi thông qua xác thực sinh trắc học (vân tay hoặc võng mạc), nhưng những loại này thì sẽ tốn kém hơn. Chức năng này cũng có một số hạn chế đối với dữ liệu cụ thể mà bất kỳ người dùng nào đều có thể xem hoặc quản lý.

Kiểm soát truy cập nhiều người dùng

Tính toàn vẹn và nhất quán của dữ liệu là cơ sở của chức năng này. Kiểm soát truy cập nhiều người dùng là một công cụ rất hữu ích trong DBMS, vì cho phép nhiều người dùng truy cập cơ sở dữ liệu đồng thời. Điều này không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của cơ sở dữ liệu.

Quản lý tính toàn vẹn của dữ liệu

Ngôn ngữ truy vấn là một nonprocedural language. Một ví dụ về điều này là SQL – là ngôn ngữ truy vấn phổ biến được đa số các nhà cung cấp DBMS hỗ trợ. Việc sử dụng ngôn ngữ này giúp người dùng dễ dàng xác định việc họ cần làm. Hơn nữa, không cần phải đau đầu giải thích cách thực hiện cụ thể.

Database Access Languages và giao diện lập trình ứng dụng

Điều này đề cập đến cách một DBMS chấp nhận các yêu cầu khác nhau của người dùng cuối thông qua các môi trường mạng khác nhau.

Transaction Management

DBMS sẽ cung cấp một phương thức giúp đảm bảo các cập nhật trong một transaction được thực hiện hoặc không. Tất cả các transaction phải tuân theo cái được gọi là thuộc tính ACID.

Top 13 các hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ biến hiện nay

1. Oracle – Hệ quản trị cơ sở dữ liệu được sử dụng rộng rãi trên thế giới

Không ngạc nhiên, khi Oracle đứng đầu danh sách các hệ quản trị cơ sở dữ liệu hiện nay. Phiên bản đầu tiên được tạo ra vào cuối những năm 70 và được duy trì, phát triển đến hiện tại.

Phiên bản mới nhất của Oracle, được thiết kế cho cloud và có thể lưu trữ trên một server hoặc nhiều server. Với phiên bản này, Oracle cho phép quản lý cơ sở dữ liệu chứa hàng tỷ bản record. Một số tính năng của phiên bản Oracle mới nhất bao gồm framework và sử dụng cả cấu trúc logic dĩ nhiên là cả physical.

Điều này nghĩa là quản trị dữ liệu physical không ảnh hưởng đến việc truy cập vào cấu trúc logic. Ngoài ra, tính năng bảo mật trong bản phát hành này là sự cải tiến tuyệt vời vì mỗi giao dịch được cách ly với các giao dịch khác.

Ưu điểm:

• Có hiệu suất và khả năng mở rộng cao: Oracle Database được tối ưu hóa, nhờ vậy nên có khả năng xử lý khối lượng công việc lớn và phức tạp, không những vậy còn có thời gian đáp ứng nhanh chóng.
• Tích hợp nhiều chức năng: Công nghệ này có khả năng tổng hợp dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau và bao gồm nhiều ngôn ngữ lập trình khác như Java, PL/SQL,…
• Có tính bảo mật cao: Oracle mang đến đa dạng tính năng bảo mật tối ưu như mã hóa dữ liệu, quản lý chứng chỉ,… từ đó, giúp bảo vệ thông tin quan trọng khỏi những sự tấn công trái phép.
• Có khả năng sao lưu và khôi phục: Oracle được cải tiến với các công cụ như Recovery Manager (RMAN), Flashback Technology, cho phép sao lưu và khôi phục dữ liệu nhanh chóng, tránh trường hợp bị mất dữ liệu.
• Tích hợp nhiều giải pháp: Oracle GoldenGate và Oracle Data Integrator là những giải pháp tích hợp để hỗ trợ việc đồng bộ và tích hợp dữ liệu.
• Có nhiều đội ngũ hỗ trợ tận tâm và nhiều tài liệu tham khảo phong phú: Oracle là một hệ cơ sở dữ liệu phổ biến nhất trên thế giới nên sẽ có cộng đồng sử dụng lớn cũng như có nhiều tài liệu hướng dẫn phong phú, cho phép người dùng dễ dàng tìm kiếm thông tin và giải quyết vấn đề.

Nhược điểm:

• Chi phí của Oracle khá cao, đặc biệt là đối với các tổ chức nhỏ.
• Hệ thống sẽ yêu cầu khá nhiều tài nguyên sau khi cài đặt. Vì vậy, cần phải nâng cấp phần cứng để đảm bảo hiệu suất tốt nhất.
• Tính phức tạp cao: Việc triển khai và quản lý Oracle Database có thể đòi hỏi kiến thức sâu rộng vì tính chất đa dạng và phức tạp của Oracle.
• Yêu cầu chuyên môn kỹ thuật cao: Vì những tính năng và hiệu suất phức tạp nên việc quản lý và vận hành Oracle Database đòi hỏi bạn phải có chuyên môn cao về chúng.
• Các dự án nhỏ khó có thể sử dụng: Việc triển khai và quản lý Oracle Database sẽ cần nhiều chi phí cũng như đòi hỏi tính chuyên môn cao.
• Tính bảo mật không cao: Tuy khá ít nhưng cũng có những trường hợp bị phát hiện các lỗ hổng bảo mật trong Oracle Database, vì vậy, hệ thống này đang ngày được nâng cấp và cải thiện tính bảo mật

Oracle sẽ là một lựa chọn lý tưởng cho các tổ chức lớn. Cần xử lý các cơ sở dữ liệu khổng lồ và cần nhiều tính năng.

2. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL

MySQL là một trong những cơ sở dữ liệu phổ biến nhất cho các ứng dụng web (là phần mềm miễn phí), thường xuyên được cập nhật các tính năng và cải tiến bảo mật. Ngoài ra, còn có các phiên bản trả phí, được thiết kế cho mục đích thương mại. Với phiên bản miễn phí sẽ tập trung nhiều vào tốc độ cũng như là độ tin cậy thay vì tập trung phát triển nhiều tính năng. Điều này có thể hiệu quả hoặc không hiệu quả tùy thuộc vào cách mà bạn sử dụng nó.

Công cụ hệ quản trị cơ sở dữ liệu này cho phép chọn nhiều công cụ lưu trữ. Điều này giúp bạn thay đổi chức năng của công cụ và xử lý dữ liệu từ các loại bảng khác nhau. Nó cũng có giao diện dễ sử dụng và các lệnh hàng loạt. Hệ thống cực kỳ tin cậy và không có xu hướng hao hụt tài nguyên và cho phép bạn xử lý một số dữ liệu lớn.

Ưu điểm:

• Có sẵn bản miễn phí, đồng thời, MySQL cũng khá dễ sử dụng. Do vậy, MySQL trở thành một lựa chọn khá phổ biến hiện nay.
• Cung cấp nhiều chức năng, bao gồm cả khả năng tương thích với nhiều nền tảng như MacOS, Linux,… nên có thể sử dụng trên nhiều loại máy.
• Xử lý được lượng lớn dữ liệu và lưu lượng truy cập mà không gặp vấn đề gì.
• Có sự bảo mật tốt, nghiên cứu và phát triển nhiều tính năng liên quan đến bảo mật như xác thực, kiểm soát truy cập,… giảm tình trạng bị tấn công cũng như gặp phải phải các tình huống liên quan đến bảo mật khác.
• Có thể hoạt động trên các cơ sở dữ liệu khác như DB2 và Oracle.
• Có cộng đồng lớn người dùng có thể hỗ trợ khi gặp sự cố.

Nhược điểm:

• MySQL có tính phức tạp cao, do đó, bạn cần dành nhiều thời gian để làm việc với MySQL (trong khi đó các hệ thống khác sẽ làm tự động).
• Bị hạn chế về chức năng nên không có hỗ trợ tích hợp cho XML hoặc OLAP.
• Dễ gặp vi phạm bảo mật nếu cấu hình sai cách hoặc không cập nhật các thay đổi kịp thời.

MySQL là một hệ quản trị trị cơ sở dữ liệu lý tưởng cho một tổ chức cần công cụ quản lý cơ sở dữ liệu mạnh mẽ nhưng tiết kiệm.

3. Phần mềm hệ quản trị cơ sở dữ liệu MariaDB

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu MariaDB được ra đời từ nhà phát triển MySQL, là một trong những hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ biến và hoàn toàn miễn phí. MariaDB là sản phẩm thay thế cho MySQL với những cải tiến tối ưu hơn, tương thích hơn với các hệ điều hành và cho hiệu suất cao hơn.

Ưu điểm:

• Có ngôn ngữ tiếng việt.
• Tương thích với nhiều phiên bản, bao gồm cả những phiên bản cũ hơn.
• Đây là một mã nguồn mở nên sẽ không tốn phí.
• Cho hiệu suất tốt hơn, cải thiện được tốc độ truy vấn và có thể xử lý nhiều kết nối.
• Giải quyết được những khuyết điểm của MySQL.
• Có thêm nhiều Engine.
• Cho phép kết hợp NoSQL và SQL.

Nhược điểm:

• Sự phát triển của phần mềm không ổn định, không được chú trọng do MariaDB không phải dự án chính thống của Oracle.
• Công cụ hỗ trợ hạn chế.
• Thiếu một vài tính năng của MySQL.
• Thiếu sự hỗ trợ và tài liệu tham khảo từ nhà cung cấp, do đó sẽ làm tốn thời gian khi gặp vấn đề kỹ thuật.

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu MariaDB sẽ cực kì phù hợp đối với các ứng dụng có lượng truy cập lớn và cần mở rộng một cách đơn giản, nhanh chóng.

4. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ biến SQL Server

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL Server hoạt động dựa trên các server cloud cũng như server cục bộ. Đồng thời có thể được thiết lập để hoạt động trên cả hai cùng một lúc.

Phiên bản mới nhất của Microsoft Server cũng cho phép Dynamic Data Masking. Đảm bảo rằng chỉ những cá nhân được ủy quyền mới thấy các dữ liệu mật.

Ưu điểm:

• Rất nhanh và có sự ổn định: người dùng sử dụng SQL có thể truy xuất một lượng lớn dữ liệu nhanh chóng.
• Không cần phải quá thông thạo về code vẫn có thể sử dụng SQL thuần thục.
• Cung cấp khả năng điều chỉnh và theo dõi hiệu suất. Làm giảm việc sử dụng các tài nguyên.
• Hoạt động tốt với các sản phẩm khác của Microsoft, có tính linh hoạt cao vì có thể sử dụng trên server, PC, smartphone.
• Có thể sử dụng như là ngôn ngữ tương tác của cơ sở dữ liệu để tìm ra câu trả lời được nhận chỉ trong một khoảng thời gian rất ngắn. 
• Cho phép hiển thị đa dạng với người dùng về cấu trúc cơ sở dữ liệu và cơ sở dữ liệu cho những người dùng còn lại.

Nhược điểm:

• Tốn nhiều chi phí để vận hành.
• Giao diện khá khó sử dụng, gây trở ngại lớn trong việc quản lý và truy cập.
• Không thể kiểm soát hoàn toàn vì các quy tắc nghiệp vụ bị ẩn.
• Ngay cả khi điều chỉnh hiệu suất, Microsoft SQL Server có thể tiêu tốn tài nguyên.
• Nhiều cá nhân gặp sự cố khi sử dụng dịch vụ tích hợp SQL Server để nhập file.

SQL Server lý tưởng cho các tổ chức lớn sử dụng một số sản phẩm của Microsoft.

5. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn mở PostgreSQL

PostgreSQL là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu “object – relational” theo mã nguồn mở SQL99, đồng thời cũng là một trong những cơ sở dữ liệu phố biến, miễn phí, thường được sử dụng cho cơ sở dữ liệu web. Điểm đặc biệt ở PostgreSQL là cho phép người dùng quản lý cả dữ liệu có cấu trúc và không có cấu trúc.

PostgreSQL ban đầu được sử dụng cho Unix, nhưng sau đó đã được chỉnh sửa để sử dụng cho các nền tảng chính khác như MacOS, Windows và bao gồm cả nền tảng dựa trên Linux. Việc nhập thông tin từ các loại cơ sở dữ liệu khác bằng công cụ này khá đơn giản.

Công cụ quản lý này có thể được lưu trữ trong một số môi trường. Bao gồm cả môi trường ảo, physical và cloud. Phiên bản mới nhất, PostgreSQL 9.5 cung cấp khối lượng dữ liệu lớn và tăng số lượng người dùng đồng thời. Bảo mật đã có sự cải thiện nhờ hỗ trợ cho cả DBMS_SESSION và cấu hình password profile.

Ưu điểm:

• Sử dụng để chạy cho cả website và smartphone.
• Cho phép hỗ trợ khách hàng theo khu vực địa lý.
• Hỗ trợ mã nguồn mở giúp người dùng dễ dàng sửa chữa, nâng cấp.
• Công cụ quản lý cơ sở dữ liệu này có khả năng mở rộng và có thể xử lý hàng terabyte dữ liệu.
• Hỗ trợ JSON.
• Có nhiều chức năng được xác định trước.
• Một số giao diện là có sẵn.

Nhược điểm:

• Vì đây là một hệ cơ sở dữ liệu không được quản lý bởi bất kỳ tổ chức nào nên sẽ rất khó để người dùng có thể hiểu rõ và thực hiện đầy đủ tính năng.
• Hiệu suất không nhanh bằng MySQL.
• Có những ứng dụng không hỗ trợ cho PostgreSQL.
• Tài liệu có thể không rõ ràng.
• Cấu hình có thể gây sự nhầm lẫn.
• Tốc độ có thể bị ảnh hưởng trong các hoạt động lớn hoặc các truy vấn phức tạp.

PostgreSQL hợp lý cho các tổ chức có ngân sách hạn chế, muốn có khả năng chọn giao diện và sử dụng JSON.

6. MongoDB

MongoDB được thiết kế cho các ứng dụng sử dụng cả dữ liệu có cấu trúc và không có cấu trúc. Công cụ cơ sở dữ liệu rất linh hoạt, hoạt động bằng cách kết nối cơ sở dữ liệu với các ứng dụng thông qua trình điều khiển MongoDB.

Vì MongoDB không được thiết kế để xử lý các mô hình quan hệ về dữ liệu. Các vấn đề về hiệu suất có thể xảy ra nếu bạn cố gắng sử dụng nó theo cách này. Tuy nhiên, công cụ cơ sở dữ liệu được thiết kế để xử lý dữ liệu biến đổi không có quan hệ về dữ liệu. Thông thường MongoDB có thể hoạt động tốt khi các công cụ cơ sở dữ liệu gặp khó khăn.

MongoDB 5.0 là phiên bản mới nhất. Các tài liệu hiện cũng có thể được xác nhận trong quá trình cập nhật và chèn. Đồng thời các chức năng tìm kiếm văn bản đã được cải thiện. Khả năng index một phần mới cũng có thể cho phép cải thiện hiệu suất bằng cách thu nhỏ kích thước của các index.

Ưu điểm:

• Có sự nhanh chóng và dễ dàng để sử dụng.
• Công cụ hỗ trợ JSON và các tài liệu NoSQL khác.
• Dữ liệu của bất kỳ cấu trúc nào cũng có thể lưu trữ và truy cập nhanh chóng, dễ dàng.
• Lược đồ có thể được viết mà không cần đếm ngược thời gian.
• Khả năng mở rộng cao, ngoài ra còn có tính linh hoạt vì có thể dễ dàng xóa hoặc thêm trường không liên quan đến ứng dụng.
• Cho phép tích hợp nhanh chóng với BigData Hadoop.
• Ngôn ngữ truy vấn được viết dựa trên các tài liệu nổi tiếng như SQL.

Nhược điểm:

• SQL không được sử dụng như một ngôn ngữ truy vấn.
• Các công cụ dịch các truy vấn SQL sang MongoDB có sẵn. Nhưng cần bổ sung thêm một bước để sử dụng nó.
• Thiết lập sẽ tốn thời gian, cài đặt mặc định sẽ không có sự an toàn.
• Không thể lưu trữ nên khó có thể liên kết logic.

7. DB2

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu này do IBM tạo ra, DB2 là một công cụ cơ sở dữ liệu có khả năng NoSQL và có thể đọc các file JSON và XML. Nếu như bạn chưa biết thì khả năng NoSQL trong hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) là khả năng xử lý và lưu trữ dữ liệu mà không tuân theo mô hình quan hệ truyền thống SQL. Thay vì sử dụng bảng và các quan hệ giữa chúng, NoSQL cho phép lưu trữ dữ liệu theo các định dạng linh hoạt như JSON, XML, hoặc key-value pairs, giúp đáp ứng nhanh chóng với các yêu cầu dữ liệu động và phức tạp. Quay lại thì không có gì ngạc nhiên khi DB2 được thiết kế để sử dụng trên iSeries server của IBM. Nhưng phiên bản máy trạm hoạt động trên Windows, Linux và Unix.

Phiên bản hiện tại của DB2 là LUW là 11.5, sẽ cung cấp nhiều sự cải tiến. Đặc biệt, sẽ có sự cải tiến về thiết kế để làm cho công cụ cơ sở dữ liệu hoạt động nhanh hơn thông qua công nghệ bỏ qua dữ liệu.

Bỏ qua dữ liệu được thiết kế để cải thiện tốc độ của hệ thống có nhiều dữ liệu hơn mức cho phép của bộ nhớ. Phiên bản mới nhất cũng cung cấp các chức năng khôi phục, cũng như cải thiện khả năng tương thích và phân tích.

Ưu điểm:

• DB2 cho phép mở rộng dễ dàng hệ thống cơ sở dữ liệu theo nhu cầu kinh doanh 
• Có hiệu suất cao đáng kể, giúp xử lý được lượng dữ liệu khổng lồ
• Có các công cụ quản lý tiện ích như IBM Data Studio, hỗ trợ người dùng dễ dàng quản lý cơ sở dữ liệu hơn 
• Tính năng bảo mật vượt trội giúp kiểm soát truy cập, quản lý khóa nhằm đảm bảo dữ liệu không bị tấn công
• Có thể lưu trữ từ cloud, một physical server hoặc có thể là cả hai.
• Có thể chạy nhiều công việc cùng lúc bằng Task Scheduler.
• Error code và exit code có thể xác định công việc nào được chạy qua Task Scheduler.

Nhược điểm:

• Chi phí khá cao cho cá nhân hoặc tổ chức nhỏ.
• Cần có công cụ của bên thứ ba hoặc phần mềm bổ sung làm cho các cluster hoặc nhiều nút phụ hoạt động.
• Đối với người mới sử dụng, DB2 có thể gây khó khăn trong quá trình cài đặt và quản lý.
• Không có cộng đồng người dùng lớn mạnh nên khi gặp vấn đề sẽ khó tìm kiếm lời khuyên, hướng giải quyết.
• Hỗ trợ cơ bản chỉ có sẵn trong ba năm. Sau đó thì cần phải chi trả cho hệ thống.

8. Redis

Đây là sự kết hợp công nghệ cơ sở dữ liệu và sự đổi mới của cộng đồng nguồn mở với Redis Enterprise. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu này có được tính khả dụng cao dưới dạng Active-Active và Active-Passive, đồng thời cũng có hiệu suất cao với khả năng tìm kiếm tích hợp hàng đầu. Hơn nữa, việc mở rộng cơ sở dữ liệu Redis sang SSD Flash sẽ giúp tiết kiệm chi phí cơ sở hạ tầng và giúp sử dụng phần cứng ở mức tối đa với Redis Enterprise.

Ưu điểm:

• Hiệu suất cao, có khả năng xử lý hàng triệu yêu cầu chỉ trong vài giây
• Cho phép hỗ trợ đa dạng các loại dữ liệu, từ danh sách, chuỗi, bộ đếm,… và một vài các dữ liệu phức tạp khác
• Dữ liệu được lưu trong In-memory storage, đảm bảo được xử lý nhanh hơn so với hình thức lưu trên đĩa
• Nhờ vào việc sử dụng cụm Redis và Redis Cluster, hệ thống cơ sở dữ liệu này hỗ trợ nhanh chóng việc mở rộng dữ liệu theo chiều ngang

Nhược điểm:

• Yêu cầu ít nhất 3 master và 2 slave để thiết lập cấu trúc.
• Vì dữ liệu được phân đoạn dựa trên hash-slot được chỉ định cho mỗi Master. Nếu Master đang giữ một số slot bị hỏng, dữ liệu được ghi vào slot đó sẽ mất.
• Client kết nối với Redis cluster nên biết cấu trúc liên kết cluster. Điều này sẽ gây ra chi phí cấu hình trên máy của họ.
• Failover sẽ không xảy ra nếu không có ít nhất một slave.
• Việc thăng cấp cho slave với tư cách là Master ít nhất 30-50 giây. Vì vậy, dữ liệu được ghi vào cluster trong khoảng thời gian đó sẽ bị mất.
• Có giới hạn về dung lượng bộ nhớ nên dễ gặp vấn đề khi xử lý dữ liệu quá lớn
• Vì là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu khóa-giá trị, Redis cũng không có khả năng ưu việt trong việc hỗ trợ các truy vấn phức tạp.

9. Ví dụ về hệ quản trị cơ sở dữ liệu Access

Microsoft Access cho phép các cá nhân và doanh nghiệp nắm bắt, quản lý dữ liệu và tạo báo cáo nhanh chóng, hiệu quả. Sự khác biệt của Access đến từ giao diện người dùng dễ sử dụng, thân thiện, thích hợp cho những người mới làm quen, không có quá nhiều kiến thức chuyên môn. Trong tệp Access, bạn có thể thực hiện các chức năng sau:

• Tạo bảng để lưu dữ liệu.
• Truy vấn để tìm và truy xuất dữ liệu cần.
• Tạo biểu mẫu để thêm, cập nhật, xem dữ liệu.
• Báo cáo để in, phân tích trong một bố cục nào đó.

Ưu điểm:

• Access rất phổ biến cũng như rất dễ cài đặt và sử dụng.
• Khá nhiều ứng dụng trên Window đều có khả năng tích hợp với Access, chẳng hạn như SQL, Sybase và Oracle. Access cũng dễ bảo trì hơn và cung cấp các ứng dụng cơ sở dữ liệu lớn hơn các hệ thống khác.
• Có thể đặt trên một trang web để người dùng truy cập từ xa.
• Chi phí hợp lý.
• Tất cả các dữ liệu đã thu thập có thể nhập và Microsoft Access trong khoảng thời gian cài đặt.
• Với Access, bạn có thể chia sẻ dữ liệu một cách đơn giản cho tối đa 40 người một lúc, đồng thời, họ cũng có thể thực hiện thay đổi đối với dữ liệu đó.  
• Cho phép tối giản thao tác thông qua việc tự động hóa bằng các tùy chọn trỏ và nhấp cũng như Macro. 
• MS Access cũng đưa ra các cơ sở dữ liệu mẫu và cho phép tải xuống, thực hành các thao tác nâng cao với các truy vấn, bảng, báo cáo, macro
• Giao diện người dùng bắt mắt, dễ sử dụng
• Dễ dàng để học và sử dụng hơn so với các hệ quản trị cơ sở dữ liệu khác

Nhược điểm:

• Đối với dữ liệu lớn, Microsoft Access sẽ có một số hạn chế, đơn giản vì file bị giới hạn về kích thước.
• Đối với file có kích thước tối đa cho phép, định dạng file sẽ làm chậm hiệu suất chương trình.
• Access có giới hạn về tốc độ. Cụ thể, khi số người dùng đồng thời hơn 10 thì hệ thống sẽ bị chậm 
• Dữ liệu đa phương tiện có xu hướng chiếm nhiều dung lượng. Nghĩa là một vài file có thể làm chậm hiệu suất của cơ sở dữ liệu.
• Gặp thách thức trong việc nâng cấp vì phiên bản không tương thích khi chuyển dữ liệu sang.

10. Hệ cơ sở dữ liệu SQLite

SQLite rất phổ biến và được sử dụng thành công với định dạng file trên disk. Hệ cơ sở dữ liệu này phù hợp cho các ứng dụng máy tính để bàn như Control System, Financial Analysis Tool, Media Cataloging và Editing Suite, CAD package, Record Keeping Programs,…

Ưu điểm:

• SQLite không sử dụng mô hình client – server nhưng có thao tác nhanh hơn đáng kể so với một vài hệ quản trị chạy bằng client – server.
• Được lưu trữ thông qua 1 tập tin duy nhất.
• SQLite là một cơ sở dữ liệu có dung lượng nhẹ. Do đó rất dễ sử dụng nó như một phần mềm cho tivi, điện thoại, máy ảnh, thiết bị điện tử gia đình…
• Các thao tác đọc và ghi rất nhanh đối với cơ sở dữ liệu SQLite. Nó nhanh hơn gần 35% so với File system.
• SQLite rất dễ tìm hiểu, bạn không cần phải cài đặt hay cấu hình nó. Chỉ cần tải xuống thư viện SQLite trong máy tính và nó sẽ sẵn sàng để tạo cơ sở dữ liệu.

Nhược điểm:

• Hỗ trợ được nhiều người đọc dữ liệu, nhưng ghi dữ liệu thì chỉ có 1.
• Phát sinh nhiều vấn đề khi phải đọc một lượng lớn dữ liệu phức tạp.
• SQLite được sử dụng để xử lý các yêu cầu HTTP có lưu lượng truy cập thấp đến trung bình.
• Kích thước cơ sở dữ liệu giới hạn ở 2GB trong hầu hết các trường hợp.
• Nội dung của SQLite có nhiều khả năng phục hồi nếu bị mất. Dữ liệu sẽ tồn tại lâu hơn mã.
• Nó làm giảm chi phí ứng dụng vì nội dung có thể được truy cập và cập nhật. Thực hiện điều này bằng cách sử dụng các SQL Query ngắn gọn thay vì là dài dòng và dễ xảy ra lỗi.

11. Hệ cơ sở dữ liệu Cassandra

Hệ cơ sở dữ liệu Cassandra là một dạng cơ sở dữ liệu NoSQL phân tán, nghiên cứu và cho ra mắt bởi Facebook và trở thành công cụ nguồn mở vào năm 2008, từ năm 2009 thì bắt đầu chuyển giao cho Apache. Cơ chế hoạt động P2P, cụ thể là dữ liệu được chứa trong nhiều node của các máy. Khả năng giải quyết các request tăng theo số node 

Ưu điểm:

• Hoàn toàn miễn phí do Cassandra là mã nguồn mở.
• Các node có vai trò tương đương nhau nên sẽ giảm nguy cơ bị bottleneck, đảm bảo không có điểm chết.
• Có khả năng mở rộng, có thể thể thêm hoặc xóa các node mà không gây ra bất kỳ thay đổi bất lợi nào.
• Mang đến hiệu suất cao hơn một vài hệ quản trị cơ sở dữ liệu khác.
• Có sự nhất quán linh hoạt về dữ liệu trong các node.
• Mô hình dữ liệu định hướng cột nên dễ dàng cắt, thêm nhanh chóng.

Nhược điểm

• Gây khó khăn trong việc thiết kế dữ liệu do yêu cầu phải có kiến thức chuyên môn về mô hình dữ liệu phân tán cũng như quy tắc thiết kế
• Không thể thực hiện các truy vấn phức tạp, cũng như là  các tính toán như các hệ thống cơ sở dữ liệu khác
• Bản chất là cơ sở dữ liệu phân tán nên chỉ cần 1 lỗi xảy ra thì sẽ dễ lan truyền đến các máy khác trên hệ thống.
• Tốn nhiều tài nguyên hơn 

12. Firebase

Firebase là hệ cơ sở dữ liệu theo thời gian thực cung cấp bởi các nền tảng đám mây, được nghiên cứu và phát triển bởi Google. Mục đích ra đời của Firebase là nhằm giảm sự phức tạp, giảm bớt thao tác với cơ sở dữ liệu, tiết kiệm thời gian và tập trung mục tiêu cho việc phát triển ứng dụng

Hệ cơ sở dữ liệu Firebase

Ưu điểm

• Rất dễ sử dụng, có thể tạo và quản lý dữ liệu mà không cần nhiều kiến thức.
• Realtime giúp đồng bộ dữ liệu giữa các thiết bị và người dùng.
• Khả năng sao lưu, khôi phục, bảo mật mạnh mẽ.
• Có nhiều tính năng mới để phát triển ứng dụng như machine learning, Ai,…

Nhược điểm

• Bị giới hạn về số lượng truy vấn
• Các tính năng nâng cao phải trả phí
• Gặp vấn đề trong việc xử lý hoặc tải dữ liệu lớn vì hạn chế về truy vấn và dung lượng
• Hạn chế trong việc phân tích dữ liệu, do vậy làm giảm khả năng khai thác và phân tích dữ liệu đáng kể
• Do Firebase được hậu thuẫn bởi Google nên có thể sẽ dễ bị phụ thuộc và đối mặt với các rủi ro hỗ trợ và duy trì trong lâu dài.

13. Elasticsearch

Elasticsearch là một công cụ cho phép tìm kiếm và phân tích dữ liệu mã nguồn được nghiên cứu và phát triển dựa trên nền tảng Apache Lucene. Thông qua giao diện RESTful và JSON, công cụ này đã mang đến khả năng tìm và phân tích dữ liệu vượt trội

Ngày nay, Elasticsearch được ứng dụng trong việc phân tích log, phân tích và giám sát hệ thống. Điểm đặc biệt ở Elasticsearch đó là khả năng xử lý một lượng lớn dữ liệu, cho phép tìm kiếm, lưu trữ, phân tích một cách hiệu quả theo thời gian thực.

Hơn thế nữa, Elasticsearch còn bổ sung thêm nhiều tính năng ưu việt như xác định tự động từ khóa chính, xác định truy vấn, ngữ cảnh phức tạp. Nhờ vậy mà khiến Elasticsearch dần trở thành một công cụ phổ biến được tin dùng trên các ứng dụng phân tích, tìm kiếm dữ liệu. 

Ưu điểm:

• Phần mềm mã nguồn mở, miễn phí đối với người dùng 
• Hỗ trợ tìm kiếm mờ, autocomplete để tìm ra kết quả ngay cả khi mắc lỗi chính tả, ngữ pháp.
• Có tốc độ xử lý các truy vấn phức tạp nhanh chóng, cũng như lưu lại các cấu trúc đó cho filter kết quả
• Có khả năng mở rộng và có thể dùng được ngay: vì trong mô hình cluster, ngay khi một node chết thì luồng xử lý cũng không bị ảnh hưởng, còn khi muốn mở rộng thì chỉ cần thêm node mới vào
• Phù hợp với các trường hợp dữ liệu hay bị thay đổi cấu trúc

Nhược điểm

• Với những dữ liệu phức tạp, cần ghi nhiều thì không phù hợp để sử dụng
• Thiếu hỗ trợ transaction, lỗi dữ liệu có thể xảy ra do không có ràng buộc mối quan hệ giữa các dữ liệu

Bảng xếp hạng top các hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Dưới đây là bảng xếp hạng về top các hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ biến nhất hiện nay, tính đến tháng 03/2024 (nguồn: https://db-engines.com/en/ranking)

Lưu ý:

• Vị trí bảng xếp hạng có thể thay đổi theo từng năm.
• Elasticsearch là một dạng công cụ tìm kiếm (Search Engine)

Kết luận

Bài viết Vietnix đề cập khá chi tiết để giúp bạn hiểu rõ hơn về hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS). Ngoài ra, một số chức năng và top các hệ quản trị cơ sở dữ liệu phổ biến hiện nay. Mong rằng các hệ quản trị trên đây sẽ giúp bạn tìm ra được công cụ phù hợp với mình và công ty.