Khám phá những ưu điểm của NoSQL và sự linh hoạt của loại cơ sở dữ liệu này trong việc đáp ứng các nhu cầu thực tế của việc quản lý dữ liệu hiện đại.
Đọc bài viết này để hiểu rõ:
- Vì sao NoSQL được ưa chuộng?
- Ưu và nhược điểm của NoSQL.
- Khi nào nên và khi nào không nên sử dụng NoSQL.
- Ứng dụng của NoSQL trong các ngành nghề.
Tổng quan về NoSQL
Trong nhiều năm, cơ sở dữ liệu quan hệ là phương pháp quản lý dữ liệu phổ biến nhất. Tuy nhiên, gần đây cơ sở dữ liệu phi quan hệ NoSQL đang ngày càng được ưa chuộng hơn vì đưa ra được giải pháp quản lý cơ sở dữ liệu tối ưu cho một số yêu cầu khó.
“NoSQL” là thuật ngữ đề cập đến các loại cơ sở dữ liệu phi quan hệ, nơi dữ liệu được lưu trữ theo một định dạng khác biệt so với các bảng quan hệ truyền thống. Tuy nhiên, các cơ sở dữ liệu NoSQL vẫn có thể được truy vấn sử dụng các API ngôn ngữ đặc thù, ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc, đó là lý do tại sao chúng còn được hiểu là “Not only SQL”.
Có 4 loại cơ sở dữ liệu NoSQL chính là: Key-value, Document, Graph và Column-family.
Để tìm hiểu thêm về từng loại cơ sở dữ liệu NoSQL, bạn có thể đọc thêm ở bài Các loại cơ sở dữ liệu NoSQL
Vì sao NoSQL trở nên phổ biến?
NoSQL trở nên phổ biến do nhu cầu quản lý lượng dữ liệu khổng lồ và đa dạng, nơi mà cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống gặp khó khăn trong việc xử lý hiệu quả. Trong thế giới số hóa ngày nay, dữ liệu không chỉ lớn về quy mô mà còn phức tạp về cấu trúc, thường không tuân theo một quy chuẩn rõ ràng hoặc không có mối quan hệ cố định.
NoSQL đáp ứng được yêu cầu quản lý các loại dữ liệu này bằng cách cung cấp sự linh hoạt cao trong việc lưu trữ và truy vấn dữ liệu, từ đó hỗ trợ hiệu quả cho việc phát triển các ứng dụng lớn và phức tạp.
Ưu điểm của NoSQL
Tốc độ cao và khả năng mở rộng đa chiều
NoSQL đạt được tốc độ cao và khả năng mở rộng linh hoạt thông qua việc sử dụng kiến trúc scale-out. Điều này cho phép mở rộng theo chiều ngang bằng cách thêm nhiều máy chủ, giúp xử lý lượng dữ liệu lớn ở tốc độ cao mà không đòi hỏi đầu tư quá nhiều vào cơ sở hạ tầng. Trong khi đó với SQL thì việc mở rộng tương tự có thể tốn kém, đòi hỏi nhiều nhân lực hoặc thậm chí không khả thi.
Bên cạnh việc mở rộng bằng cách thêm máy chủ, NoSQL có thể mở rộng theo chiều dọc bằng cách sử dụng phần cứng tiêu chuẩn như CPU, ổ cứng, bộ nhớ,…. Điều này giúp hỗ trợ lưu lượng truy cập gia tăng để đáp ứng nhu cầu mà không gây gián đoạn.
Lưu trữ đa dạng dữ liệu
Một trong những ưu điểm của NoSQL mà thật sự nổi bật là khả năng lưu trữ linh hoạt, giảm số lượng bước chuyển đổi dữ liệu so với cơ sở dữ liệu quan hệ. Điều này giúp thuận tiện trong quá trình lưu trữ và truy xuất dữ liệu với nhiều định dạng khác nhau:
- Dữ liệu lớn: Hiệu quả cho mọi loại dữ liệu lớn, từ văn bản đến dữ liệu time-series (chuỗi thời gian).
- JSON: Hỗ trợ tệp JSON, định dạng đọc hiểu được với cấu trúc phức tạp, giúp lưu trữ hiệu quả trong cơ sở dữ liệu văn bản.
- Dữ liệu nhị phân đơn giản: Xử lý giá trị nhị phân, list, map và chuỗi với tốc độ cao với cơ sở dữ liệu key-value.
- Dữ liệu bị khuyết hay dữ liệu thưa: Lưu trữ hiệu quả dữ liệu bị khuyết trong cơ sở dữ liệu cột khi mà không có nhiều giá trị NULL, đặc biệt thích hợp cho các trường hợp thông tin ít thay đổi.
- Dữ liệu có liên kết (chẳng hạn như dữ liệu về các mối quan hệ giữa người dùng trên mạng xã hội) có thể được lưu trữ hiệu quả trong cơ sở dữ liệu đồ thị, hỗ trợ phân tích mối quan hệ và tương tác giữa các thành phần dữ liệu.
Không yêu cầu schema cố định
So với SQL, NoSQL cho phép thay đổi cấu trúc dữ liệu trực tiếp.
Ví dụ, trong cơ sở dữ liệu Document, bạn có thể thêm một document mới mà không làm ảnh hưởng đến cấu trúc hiện tại. Tương tự, với cơ sở dữ liệu Key-value, bạn có thể thêm giá trị hoặc cột mới mà không làm thay đổi cấu trúc hiện tại.
Bên cạnh đó, NoSQL còn cho phép lưu trữ dữ liệu theo cách tự do hơn và không yêu cầu một schema cố định như trong SQL. Điều này giúp tạo ra môi trường linh hoạt, thuận tiện cho việc thích ứng với dữ liệu mới và tạo điều kiện cho sự đổi mới và phát triển.
Thân thiện với người dùng
NoSQL sử dụng định dạng dữ liệu linh hoạt như JSON giúp người phát triển dễ dàng kiểm soát cấu trúc dữ liệu mà không cần nhiều công đoạn chuyển đổi phức tạp.
Ngoài ra, cấu trúc dữ liệu trong cơ sở dữ liệu NoSQL thường tương đồng với cách mà dữ liệu được biểu diễn trong ứng dụng nên không cần nhiều bước biến đổi khi phải di chuyển dữ liệu như các cơ sở dữ liệu khác. Điều này giúp giữ nguyên sự nguyên bản của định dạng dữ liệu, nhờ đó giảm bớt sự phức tạp trong quá trình triển khai cơ sở dữ liệu mới vì không cần nhiều công cụ để xử lý các định dạng dữ liệu khác nhau.
Tận dụng tối đa điện toán đám mây
Thay vì phụ thuộc vào việc tăng kích thước của máy chủ cục bộ, kiến trúc mở rộng của NoSQL chia dữ liệu và công việc xử lý qua một cụm máy chủ trên cloud, giúp tăng khả năng chịu tải một cách linh hoạt. Điều này không chỉ giúp dễ dàng mở rộng để đáp ứng yêu cầu về dung lượng và lưu lượng truy cập ngày càng lớn, mà còn cho phép hệ thống mở rộng và thu hẹp tự động.
Một điểm đặc biệt là khả năng nâng cấp và thay đổi cấu trúc của cơ sở dữ liệu mà không làm gián đoạn quá trình hoạt động của hệ thống. Điều này giúp duy trì sự liên tục trong quá trình phát triển và quản lý.
Hạn chế của cơ sở dữ liệu NoSQL
Truy vấn ít linh hoạt
Ưu điểm của NoSQL là có tính linh hoạt cao trong việc lưu trữ cấu trúc dữ liệu đa dạng, nhưng nó thiếu khả năng thực hiện các truy vấn phức tạp và hiệu quả mà SQL thường có.
Ví dụ, NoSQL thường không thể đảm bảo tính duy nhất cho các khóa trong một document.
Thiếu hụt tài liệu
Do mới trở nên phổ biến gần đây, NoSQL hiện đang thiếu sự hỗ trợ trực tuyến, tài liệu và hướng dẫn không được phong phú như SQL. Điều này có thể gây khó khăn khi đối mặt với một số vấn đề cụ thể.
Không tự mở rộng
NoSQL không được thiết kế để tự mở rộng, đòi hỏi sự tích hợp thêm các thành phần hạ tầng, điều này có thể tăng chi phí và gánh nặng để vận hành.
Khi nào nên sử dụng NoSQL?
Phân tích thời gian thực
Trong các nhiệm vụ phân tích dữ liệu thời gian thực, NoSQL mang lại lợi thế về khả năng mở rộng nhanh chóng, xử lý hiệu quả các luồng dữ liệu với tốc độ cao và thực hiện truy vấn nhanh chóng.
Hệ thống cần update liên tục
Các hệ thống yêu cầu việc ghi hoặc cập nhật, thay đổi cơ sở dữ liệu thường xuyên có thể hưởng lợi từ khả năng xử lý ghi cao của NoSQL, ví dụ như: hệ thống lưu log, hệ thống lưu trữ dữ liệu IoT (Internet of Thing) và hệ thống lưu event.
Quản lý nội dung
Với mô hình dữ liệu linh hoạt và tính phi cấu trúc, NoSQL có thể đáp ứng tính linh động và không có cấu trúc của các hệ thống quản lý nội dung. Chúng cung cấp khả năng lưu trữ và truy xuất các loại nội dung một cách hiệu quả.
Ứng dụng mạng xã hội
Dữ liệu trên ứng dụng mạng xã hội có rất nhiều các điểm dữ liệu kết nối với nhau như một mạng lưới. Cơ sở dữ liệu Graph cung cấp phương thức lưu trữ và thuật toán truy vấn phù hợp để lưu trữ một cách hiệu quả các mối quan hệ phức tạp trong ứng dụng mạng xã hội và cá nhân hoá các gợi ý cho người dùng (kết bạn, mua sắm, quảng cáo, thông báo, …)
Khi nào không nên sử dụng NoSQL?
Bên cạnh những ứng dụng tuyệt vời như trên thì có một số trường hợp NoSQL không phải là lựa chọn tối ưu như:
Thực hiện các truy vấn phức tạp
Đối với các ứng dụng cần thực hiện các truy vấn phức tạp giữa nhiều bảng hoặc có các ràng buộc về mô hình dữ liệu nghiêm ngặt thì SQL dường như là lựa chọn phù hợp hơn.
Yêu cầu về tính nhất quán
Trong các trường hợp đòi hỏi tính nhất quán mạnh mẽ và các đảm bảo ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability), như các hệ thống tài chính hoặc nền tảng thương mại điện tử thì SQL cung cấp giải pháp tốt hơn với cơ chế đã được thiết lập để đảm bảo tính nguyên vẹn dữ liệu và tính nhất quán giao dịch.
Xác định schema
Nếu dữ liệu trong ứng dụng có cấu trúc rõ ràng và các truy vấn đã được xác định trước thì việc sử dụng cơ sở dữ liệu SQL với một schema cố định có thể là lựa chọn phù hợp hơn. Điều này giúp đơn giản hóa việc quản lý dữ liệu và tối ưu hóa các truy vấn, do mọi thứ đã được định rõ từ trước.
Xem thêm: So sánh giữa NoSQL và SQL
Ứng dụng thực tế của NoSQL
- Lưu trữ Phiên: NoSQL rất lý tưởng cho việc quản lý dữ liệu phiên lớn và không cấu trúc trong ứng dụng web, cung cấp một kho lưu trữ phiên và xử lý thông tin hiệu quả cho mọi người dùng truy cập trang web.
- Lưu trữ Hồ Sơ Người Dùng: NoSQL là một cách hiệu quả để lưu trữ hồ sơ người dùng, cho phép ứng dụng web và di động quản lý giao dịch trực tuyến, sở thích người dùng,…. Ngoài ra còn có thể dễ dàng mở rộng để đáp ứng lượng dữ liệu người dùng ngày càng tăng.
- Lưu trữ Nội dung và Siêu Dữ Liệu: Các công ty, đặc biệt trong ngành xuất bản có thể tận dụng NoSQL để lưu trữ lượng lớn nội dung và siêu dữ liệu. Tính linh hoạt của NoSQL giúp truy cập dữ liệu nhanh chóng trong các ứng dụng dựa trên nội dung.
- Ứng dụng Di động: NoSQL hỗ trợ sự phát triển của ứng dụng di động bằng cách cho phép mở rộng dễ dàng khi cơ sở người dùng tăng lên. Cấu trúc không cần schema của nó cho phép lập trình viên cập nhật ứng dụng mà không cần sửa đổi lớn trong cơ sở dữ liệu.
- Tổ chức Dữ liệu của Bên Thứ Ba: Cơ sở dữ liệu NoSQL phù hợp để quản lý lượng lớn dữ liệu được tạo ra bởi nguồn thông tin bên thứ ba. Điều này phù hợp cho các doanh nghiệp cần truy cập vào dữ liệu được tạo ra từ phía đối tác.
- Internet of Things (IoT): Các thiết bị kết nối Internet như điện thoại thông minh, máy tính bảng, thiết bị gia đình, hệ thống trong bệnh viện, ô tô và kho hàng, tạo ra lượng lớn và đa dạng dữ liệu. Cơ sở dữ liệu NoSQL cho phép tổ chức mở rộng quyền truy cập đồng thời đến hàng tỷ thiết bị và hệ thống, giúp lưu trữ lượng lớn dữ liệu và đáp ứng hiệu suất yêu cầu.
Câu hỏi thường gặp về ưu điểm của NoSQL
NoSQL có phải là sự thay thế của SQL không?
Không, cơ sở dữ liệu NoSQL được tạo ra để bổ sung, giải quyết những vấn đề mà SQL làm chưa tốt chứ không phải để thay thế SQL.
Cả hai đều có những điểm mạnh riêng và hoạt động tốt trong từng trường hợp cụ thể nên không thể nói cái nào là thay thế cho cái nào.
Nên sử dụng SQL hay NoSQL?
Quyết định giữa sử dụng SQL hay NoSQL phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của dự án. SQL là cơ sở dữ liệu quan hệ, thích hợp cho các ứng dụng có yêu cầu về quan hệ giữa dữ liệu và các truy vấn phức tạp.
Ngược lại, NoSQL, với tính linh hoạt và khả năng mở rộng, thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi xử lý dữ liệu lớn, cấu trúc đa dạng, và khả năng mở rộng hiệu quả.
Đọc thêm: Truy vấn cơ sở dữ liệu là gì? Tất tần tật về ngôn ngữ SQL đều nằm trong bài viết này
Tổng kết Ưu điểm của NoSQL
NoSQL đem lại nhiều ưu điểm quan trọng như khả năng xử lý khối lượng lớn dữ liệu, linh hoạt cấu trúc, và khả năng mở rộng hiệu quả, giúp giải quyết các thách thức của các ứng dụng ngày nay.
Tuy nhiên, NoSQL vẫn còn một số hạn chế mà người dùng cần cân nhắc trước khi ứng dụng vào một số trường hợp. Qua bài viết trên, ITViec mong bạn có thể nắm được các ưu, nhược điểm của NoSQL và ứng dụng của NoSQL vào các ngành trong thực tế.
Bạn thấy bài viết hay và hữu ích? Đừng ngại Share với bạn bè và đồng nghiệp nhé.
Và nhanh tay tham khảo việc làm IT “chất” trên ITviec!