Trong kỷ nguyên dữ liệu lớn, hệ quản trị cơ sở dữ liệu đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc lưu trữ, quản lý và truy xuất thông tin. Một trong những loại DBMS phổ biến nhất là Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ. Trong bài viết này, hãy cùng TopDev tìm hiểu khái niệm RDBMS là gì và chức năng cũng như đi sâu vào thành phần của một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ.
RDBMS là gì?
RDBMS là viết tắt của từ Relational Database Management System – Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ, là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) dựa trên mô hình dữ liệu quan hệ, RDBMS được thiết kế để lưu trữ và quản lý dữ liệu có cấu trúc bằng dạng bảng với các cột ứng với các thuộc tính và các hàng đại diện cho các bản ghi. Dữ liệu trong RDBMS được tổ chức một cách logic và có hệ thống, giúp việc truy xuất, cập nhật và phân tích thông tin trở nên dễ dàng và hiệu quả.
Hầu hết các hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ thương mại sử dụng Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL) để thao tác với cơ sở dữ liệu.
Vào những năm 1970, mô hình cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) được phát triển, đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong lịch sử cơ sở dữ liệu. Kể từ đó, nhiều hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ đã được ra đời như MySQL, MS SQL Server, Oracle,…
Phân biệt RDBMS và DBMS
RDBMS là một loại DBMS, trong đó dữ liệu được tổ chức và lưu trữ theo một mô hình quan hệ. Mô hình quan hệ sử dụng các bảng để lưu trữ dữ liệu và các mối liên kết giữa các bảng để biểu diễn các mối quan hệ thực tế.
Các DBMS như MySQL, Oracle, PostgreSQL, SQL Server đều là RDBMS.
Sự khác biệt chính:
| Đặc điểm | DBMS | RDBMS |
|---|---|---|
| Mô hình dữ liệu | Có thể là quan hệ, mạng, phân cấp, đối tượng… | Chỉ sử dụng mô hình quan hệ |
| Cấu trúc dữ liệu | Linh hoạt, tùy thuộc vào loại DBMS | Cấu trúc bảng, hàng, cột |
| Ngôn ngữ truy vấn | Có thể sử dụng nhiều loại ngôn ngữ | Chủ yếu sử dụng SQL |
| Tính năng | Tùy thuộc vào loại DBMS | Các tính năng cơ bản của DBMS cộng thêm các tính năng đặc trưng của mô hình quan hệ (khóa chính, khóa ngoại, chuẩn hóa…) |
Lưu ý: Mọi RDBMS đều là DBMS nhưng không phải mọi DBMS đều là RDBMS.
Tham khảo việc làm SQL tại đây
Tính năng chính của Hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ
RDBMS cung cấp một loạt các tính năng phù hợp để lưu trữ, quản lý và thao tác dữ liệu có cấu trúc. Dưới đây là một số tính năng chính của RDBMS:
Tính nguyên tử (Atomicity)
Tính nguyên tử là một tính chất quan trọng trong RDBMS, đảm bảo rằng mỗi giao dịch cơ sở dữ liệu được xử lý một cách toàn vẹn. Nếu một giao dịch không thể hoàn thành (ví dụ, do lỗi hệ thống), mọi thay đổi mà giao dịch đó tạo ra sẽ không được áp dụng. Điều này giúp duy trì độ chính xác và đáng tin cậy của dữ liệu, đảm bảo rằng dữ liệu không bị rối loạn do các giao dịch không hoàn thành.
Tính nhất quán (Consistency)
Tính nhất quán đảm bảo rằng khi một giao dịch được thực hiện, nó sẽ không làm vi phạm các ràng buộc đã xác định trong cơ sở dữ liệu, như các quy tắc về khóa chính, khóa ngoại, và các ràng buộc khác. Điều này có nghĩa rằng sau khi giao dịch hoàn tất, cơ sở dữ liệu sẽ vẫn trong trạng thái hợp lệ và nhất quán.
Tính bền vững (Durability)
Tính bền vững có nghĩa là một khi giao dịch đã được xác nhận và hoàn thành, kết quả của nó sẽ được lưu trữ vĩnh viễn trong cơ sở dữ liệu, ngay cả khi xảy ra các sự cố như mất điện, lỗi hệ thống hoặc hỏng hóc phần cứng. RDBMS thường sử dụng các phương thức sao lưu và nhật ký để đảm bảo rằng dữ liệu có thể được phục hồi dễ dàng trong trường hợp không mong muốn xảy ra.
Cấu trúc dữ liệu
Trong RDBMS, dữ liệu được tổ chức và lưu trữ ở dạng bảng, gồm các hàng (records) và cột (fields). Điều này làm cho việc quản lý, truy vấn và thao tác dữ liệu trở nên dễ dàng hơn. Mỗi bảng thường đại diện cho một thực thể cụ thể (chẳng hạn như nhân viên hoặc sản phẩm), và các cột đại diện cho các thuộc tính của thực thể đó.
Chỉ mục (Indexes)
RDBMS tạo ra các chỉ mục để cải thiện hiệu suất truy xuất dữ liệu. Chỉ mục hoạt động giống như bảng tra cứu, cho phép hệ thống xác định nhanh chóng vị trí dữ liệu trong bảng mà không cần phải duyệt từng dòng. Việc sử dụng chỉ mục giúp tăng tốc độ tìm kiếm, truy vấn và lọc dữ liệu, đặc biệt là đối với các tập dữ liệu lớn.
Bảng ảo (Views)
Trong RDBMS, tính năng tạo bảng ảo (hay còn gọi là views) cho phép người dùng tạo ra các truy vấn lưu trữ mà không cần thay đổi cấu trúc dữ liệu gốc. Bảng ảo thực chất là một truy vấn được lưu trữ, có thể truy xuất dữ liệu từ một hoặc nhiều bảng khác nhau. Tính năng này rất hữu ích khi cần bảo vệ dữ liệu quan trọng, vì nó cho phép người dùng truy cập vào một phần dữ liệu mà không cần biết đến toàn bộ dữ liệu gốc. Bảng ảo cũng giúp đơn giản hóa việc truy vấn cho người dùng bằng cách cung cấp một giao diện dễ hiểu hơn.
Các khái niệm cơ bản trong RDBMS
Bảng, hàng, cột
- Bảng (Relation): Là một cấu trúc để lưu trữ dữ liệu, tương tự như một bảng trong Excel. Mỗi bảng đại diện cho một thực thể trong thế giới thực (ví dụ: khách hàng, sản phẩm).
- Bản ghi (Record):Mỗi hàng trong bảng đại diện cho một bản ghi dữ liệu cụ thể (ví dụ: một khách hàng cụ thể).
- Thuộc tính (Attribute):Mỗi cột trong bảng đại diện cho một thuộc tính của bản ghi (ví dụ: tên, địa chỉ, số điện thoại).
Khóa chính, khóa ngoại
- Khóa chính (Primary Key): Là một hoặc nhiều cột duy nhất xác định một hàng trong bảng. Khóa chính đảm bảo rằng mỗi hàng là duy nhất.
- Khóa ngoại (Foreign Key): Là một cột trong một bảng tham chiếu đến khóa chính của một bảng khác. Khóa ngoại được sử dụng để thiết lập mối quan hệ giữa các bảng.
Ràng buộc SQL
Ràng buộc SQL (SQL Constraints) là các quy tắc được định nghĩa để kiểm soát dữ liệu được lưu trữ trong các bảng của cơ sở dữ liệu quan hệ. Các ràng buộc này giúp đảm bảo tính toàn vẹn và chính xác của dữ liệu. Sau đây là một số ràng buộc SQL phổ biến:
- NOT NULL: Đảm bảo rằng một cột không được phép có giá trị null.
- UNIQUE: Đảm bảo rằng tất cả các giá trị trong một cột phải là duy nhất.
- PRIMARY KEY: Định nghĩa một hoặc nhiều cột làm khóa chính của bảng, mỗi bản ghi phải có một giá trị duy nhất.
- FOREIGN KEY: Liên kết một cột (hoặc nhóm cột) trong một bảng với một cột (hoặc nhóm cột) trong một bảng khác.
- CHECK: Đảm bảo rằng các giá trị trong một cột phải thỏa mãn một điều kiện xác định.
- DEFAULT: Cung cấp một giá trị mặc định cho một cột khi không có giá trị nào được cung cấp.
Mối quan hệ
Các bảng trong RDBMS được liên kết với nhau thông qua các mối quan hệ. Các loại mối quan hệ phổ biến bao gồm:
- Một-một: Một hàng trong bảng này liên kết với tối đa một hàng trong bảng kia.
- Một-nhiều: Một hàng trong bảng này có thể liên kết với nhiều hàng trong bảng kia.
- Nhiều-nhiều: Một hàng trong bảng này có thể liên kết với nhiều hàng trong bảng kia và ngược lại.
RDBMS hoạt động như thế nào?
Như đã đề cập, RDBMS hoạt động dựa trên mô hình dữ liệu quan hệ và lưu trữ dữ liệu dưới dạng bảng. Mỗi hệ thống sẽ có số lượng bảng khác nhau, mỗi bảng có một khóa chính duy nhất. Khóa chính sau đó được sử dụng để xác định từng bảng. Trong bảng có hàng và cột, mỗi hàng đại diện cho một thực thể riêng biệt, trong khi mỗi cột chứa thông tin về một thuộc tính cụ thể của thực thể đó.
Để đảm bảo tính toàn vẹn và nhất quán của dữ liệu, RDBMS sử dụng các khóa chính (primary key) và khóa ngoại (foreign key) đểquản lý và bảo đảm tính toàn vẹn, nhất quán của dữ liệu trong cơ sở dữ liệu. Khóa chính đảm bảo mỗi bản ghi là duy nhất, trong khi khóa ngoại tạo ra các mối quan hệ giữa các bảng, giúp dữ liệu luôn được liên kết một cách chính xác.
Note: Khóa chính có thể là tổ hợp của 2 hoặc nhiều field được gọi là Khóa tổ hợp
Người dùng sử dụng ngôn ngữ truy vấn SQL (Structured Query Language) để tương tác với dữ liệu trong RDBMS. Các truy vấn SQL cho phép người dùng lấy, thêm, sửa, xóa dữ liệu trong các bảng.
Tuyển dụng Oracle lương thưởng hấp dẫn
NoSQL vs RDBMS
Trong những năm gần đây, NoSQL (Not Only SQL) đã nổi lên như một lựa chọn thay thế cho RDBMS, đặc biệt là khi xử lý lượng dữ liệu lớn và có cấu trúc linh hoạt. Tuy nhiên, RDBMS vẫn giữ vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng.
| Tính năng | RDBMS | NoSQL |
|---|---|---|
| Cấu trúc dữ liệu | Cấu trúc, bảng, hàng, cột | Linh hoạt, không có cấu trúc cố định |
| Mối quan hệ | Mối quan hệ rõ ràng giữa các bảng | Mối quan hệ đơn giản hoặc không có |
| Truy vấn | SQL, mạnh mẽ | Các ngôn ngữ truy vấn khác nhau, đơn giản hơn |
| Khả năng mở rộng | Khó mở rộng | Dễ mở rộng |
| Ứng dụng điển hình | Hệ thống quản lý khách hàng, ngân hàng, ERP | Dữ liệu lớn, ứng dụng web thời gian thực |
Khi nào nên chọn RDBMS?
- Ứng dụng yêu cầu tính nhất quán cao và dữ liệu có cấu trúc rõ ràng.
- Cần thực hiện các truy vấn phức tạp và các giao dịch phức tạp.
- Yêu cầu bảo mật cao.
Khi nào nên chọn NoSQL?
- Dữ liệu có cấu trúc không cố định hoặc thay đổi thường xuyên.
- Yêu cầu khả năng mở rộng cao và hiệu suất tốt.
- Dữ liệu có khối lượng lớn.
>> Xem phân tích chi tiết tại bài viết: So sánh RDBMS và NoSQL
RDBMS là một công cụ mạnh mẽ để quản lý dữ liệu có cấu trúc. Việc lựa chọn giữa RDBMS và NoSQL phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng. Hiểu rõ các đặc điểm và ứng dụng của RDBMS sẽ giúp bạn đưa ra quyết định đúng đắn khi thiết kế và triển khai cơ sở dữ liệu.
Xem thêm Việc làm it cho các Developer hấp dẫn trên TopDev
