Tổng quan về non-relational database – MongoDB

MongoDB là một cách tên nổi bật trong sự gia tăng dữ liệu trên toàn thế giới, khi ngày càng có nhiều mối quan tâm xung quanh làn sóng cơ sở dữ liệu phi quan hệ, còn được gọi là ‘NoSQL’. Các doanh nghiệp và tổ chức đang tìm kiếm các phương pháp mới để quản lý luồng dữ liệu và hướng tới các công cụ và hệ thống database management thay thế khác với các relational database systems truyền thống. Hãy cùng Cole tìm hiểu về loại database này trong bài viết dưới đây.

MongoDB là gì?

Theo định nghĩa, MongoDB là một loại cơ sở dữ liệu có mã nguồn mở sử dụng document-oriented data model và ngôn ngữ truy vấn phi cấu trúc. Đây là một trong những hệ thống và cơ sở dữ liệu NoSQL mạnh mẽ nhất hiện nay.

MongoDB Atlas là giải pháp cơ sở dữ liệu đám mây dành cho các ứng dụng hiện đại có sẵn trên toàn cầu. Phương pháp thực hành đã được thiết lập và tự động hóa tốt nhất này cung cấp khả năng triển khai MongoDB được quản lý hoàn toàn trên AWS, Google Cloud và Azure. 

Nó cũng đảm bảo tính sẵn sàng, khả năng mở rộng và tuân thủ các yêu cầu về quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu nghiêm ngặt nhất. MongoDB Cloud là một nền tảng dữ liệu hợp nhất bao gồm cơ sở dữ liệu đám mây toàn cầu, tìm kiếm, kho dữ liệu, dịch vụ di động và ứng dụng.

Cách thức hoạt động của MongoDB

Trở thành một công cụ NoSQL có nghĩa là nó không sử dụng các hàng và cột thông thường mà bạn thường liên tưởng đến relational database management. Đó là một kiến ​​trúc được xây dựng trên các collections và documents. Đơn vị dữ liệu cơ bản trong cơ sở dữ liệu này bao gồm một tập hợp các cặp key-value. Nó cho phép các document có các trường và cấu trúc khác nhau. Cơ sở dữ liệu này sử dụng định dạng lưu trữ tài liệu có tên BSON, là kiểu nhị phân của JSON documents.

Data model mà MongoDB tuân theo là mô hình có độ co giãn cao cho phép bạn kết hợp và lưu trữ dữ liệu thuộc nhiều loại mà không cần phải thỏa hiệp với các indexing options, data access và quy tắc xác thực mạnh mẽ. Không có thời gian chết khi bạn muốn sửa đổi các lược đồ một cách linh hoạt. Điều đó có nghĩa là bạn có thể tập trung nhiều hơn vào việc làm cho dữ liệu của mình hoạt động hiệu quả hơn thay vì dành nhiều thời gian hơn để chuẩn bị dữ liệu cho cơ sở dữ liệu.

Cấu trúc cơ sở dữ liệu của MongoDB

• Database: Nói một cách đơn giản, nó có thể được gọi là nơi lưu trữ vật lý cho dữ liệu. Mỗi cơ sở dữ liệu có một tập hợp tệp riêng trên hệ thống tệp với nhiều cơ sở dữ liệu hiện có trên một máy chủ MongoDB.
• Collection: Một nhóm database documents có thể được gọi là collection. RDBMS tương đương với một bộ sưu tập là một bảng. Toàn bộ collection tồn tại trong một cơ sở dữ liệu duy nhất. Không có lược đồ khi nói đến bộ sưu tập. Bên trong collection, các tài liệu khác nhau có thể có các trường khác nhau, nhưng hầu hết các document trong collection đều có cùng mục đích hoặc phục vụ cùng một mục tiêu cuối cùng.
• Document: Một tập hợp các cặp key-value có thể được chỉ định làm document. Documents được liên kết với các lược đồ động – dynamic schemas. Lợi ích của việc có các dynamic schemas là một document trong một collection không nhất thiết phải có cùng cấu trúc hoặc các trường. Ngoài ra, các common fields trong collection document có thể có nhiều loại dữ liệu khác nhau.

Các đặc điểm quan trọng nhất của MongoDB

• Queries: Nó hỗ trợ các truy vấn đặc biệt và truy vấn document-based.
• Index Support: Bất kỳ trường nào trong document đều có thể được lập index.
• Replication: Nó hỗ trợ sao chép Master-Slave. MongoDB sử dụng các ứng dụng gốc để duy trì nhiều bản sao dữ liệu. Ngăn chặn thời gian ngừng hoạt động của cơ sở dữ liệu là một trong những tính năng của bộ bản sao vì nó có phân đoạn tự phục hồi.
• Multiple Servers: Cơ sở dữ liệu có thể chạy trên nhiều máy chủ. Dữ liệu được sao chép để bảo vệ hệ thống trong trường hợp lỗi phần cứng.
• Auto-sharding: Quá trình này phân phối dữ liệu trên nhiều phân vùng vật lý được gọi là phân đoạn. Do sharding nên MongoDB có tính năng cân bằng loading tự động.
• MapReduce: Nó hỗ trợ MapReduce và các công cụ tổng hợp linh hoạt.
• Failure Handling: Trong MongoDB, thật dễ dàng để xử lý các trường hợp lỗi. Số lượng lớn các bản sao giúp tăng cường khả năng bảo vệ và tính khả dụng của dữ liệu trước các thời gian ngừng hoạt động của cơ sở dữ liệu như lỗi giá đỡ, multiple machine failures và lỗi trung tâm dữ liệu hoặc thậm chí là network partitions.
• GridFS: Không làm phức tạp ngăn xếp của bạn, mọi kích thước tệp đều có thể được lưu trữ. Tính năng GridFS chia tệp thành các phần nhỏ hơn và lưu trữ chúng dưới dạng document riêng biệt.
• Schema-less Database: Đây là cơ sở dữ liệu không có lược đồ được viết bằng C++.
• Document-oriented Storage: Nó sử dụng định dạng BSON là định dạng giống JSON.
• Procedures: MongoDB JavaScript hoạt động tốt vì cơ sở dữ liệu sử dụng ngôn ngữ thay vì procedures.

Ưu điểm của MongoDB

Bạn nên biết tại sao các nhà kỹ thuật lại coi MongoDB là một trong những cơ sở dữ liệu NoSQL tốt nhất. Tìm hiểu sáu khía cạnh dưới đây để nhận ra lợi ích của MongoDB:

Distributed Data Platform

• Trên khắp các trung tâm dữ liệu và vùng đám mây được phân bổ theo địa lý, MongoDB có thể được chạy để đảm bảo mức độ sẵn có và khả năng mở rộng mới.
• Không có thời gian ngừng hoạt động và không cần thay đổi ứng dụng của bạn, MongoDB có thể điều chỉnh quy mô một cách linh hoạt về khối lượng và thông lượng dữ liệu.
• Công nghệ này mang lại cho bạn đủ sự linh hoạt trên nhiều trung tâm dữ liệu khác nhau với tính nhất quán tốt.

Phát triển nhanh và lặp đi lặp lại

• Việc thay đổi business requirements sẽ không còn ảnh hưởng đến việc thực hiện thành công dự án trong doanh nghiệp của bạn.
• Mô hình dữ liệu linh hoạt với lược đồ động cũng như các công cụ dòng lệnh và GUI mạnh mẽ giúp developers xây dựng và phát triển ứng dụng một cách nhanh chóng.
• Tính năng cung cấp tự động cho phép tích hợp và phân phối liên tục cho các hoạt động hiệu quả.
• Các lược đồ quan hệ tĩnh và các hoạt động phức tạp của RDBMS giờ đây đã là quá khứ.

Data model linh hoạt

• MongoDB lưu trữ dữ liệu trong các document linh hoạt giống JSON, giúp việc lưu giữ và kết hợp dữ liệu trở nên dễ dàng.
• Các đối tượng trong mã ứng dụng của bạn được mapping tới document model, nhờ đó việc làm việc với dữ liệu trở nên dễ dàng.
• Các biện pháp kiểm soát quản trị lược đồ, truy cập dữ liệu, tổng hợp phức tạp và chức năng index phong phú đều không bị xâm phạm theo bất kỳ cách nào.
• Không có thời gian chết, ta có thể sửa đổi lược đồ một cách linh hoạt.
• Do tính linh hoạt này, developers cần bớt lo lắng hơn về việc thao tác dữ liệu.

Giảm TCO (Total Cost of Ownership)

• Các nhà phát triển ứng dụng có thể thực hiện công việc của họ tốt hơn khi sử dụng MongoDB.
• Nhóm vận hành cũng có thể thực hiện tốt công việc của mình nhờ dịch vụ Atlas Cloud.
• Chi phí giảm đáng kể khi MongoDB chạy trên phần cứng phổ thông.
• Công nghệ này đưa ra mức giá theo yêu cầu, thanh toán theo mức sử dụng với các gói đăng ký hàng năm, cùng với dịch vụ hỗ trợ toàn cầu 24/7.

Bộ tính năng tích hợp

• Người dùng có thể nhận được nhiều ứng dụng thời gian thực nhờ khả năng phân tích và trực quan hóa dữ liệu, đường dẫn dữ liệu truyền phát theo sự kiện, văn bản và tìm kiếm không gian địa lý, xử lý biểu đồ, hiệu suất trong bộ nhớ.
• Để RDBMS thực hiện được điều này, chúng yêu cầu các công nghệ phức tạp bổ sung, cùng với các yêu cầu tích hợp riêng biệt.

Cam kết lâu dài

• Bạn sẽ sửng sốt khi biết về sự phát triển của công nghệ này.
• Nó đã thu hút được hơn 30 triệu lượt tải xuống, 4.900 khách hàng và hơn 1.000 đối tác.
• Nếu bạn đưa công nghệ này vào công ty của mình thì bạn có thể chắc chắn rằng khoản đầu tư của mình là đúng chỗ.

MongoDB không thể hỗ trợ ngôn ngữ SQL vì những lý do rõ ràng. Kiểu truy vấn MongoDB rất linh hoạt trên các document vì đây là ngôn ngữ truy vấn dựa trên document tiện dụng như SQL. MongoDB rất dễ mở rộng quy mô và không cần chuyển đổi hoặc mapping các application objects thành các database objects. Nó triển khai bộ nhớ trong để cung cấp khả năng truy cập dữ liệu nhanh hơn và lưu trữ working set.

Use Cases của MongoDB

Hãy thảo luận về một số ứng dụng phổ biến của MongoDB dưới đây:

Internet of Things

• MongoDB có thể hỗ trợ bạn thu được nhiều giá trị nhất từ ​​Internet of Things một cách nhanh chóng.
• MongoDB cung cấp tính năng Data Ingestion với tốc độ cao và cung cấp các phân tích theo thời gian thực rất hữu ích cho IoT. Các công ty như Bosch và Thermofisher dựa vào MongoDB cho IoT.

Real-time analytics

• Phân tích mọi dữ liệu nhanh hơn, ở mọi nơi, trong thời gian thực, với MongoDB.
• Nó có thể lưu trữ bất kỳ loại dữ liệu nào, bất kể cấu trúc, định dạng hoặc nguồn của nó và bất kể tần suất thay đổi của nó.
• MongoDB được thiết kế để chạy trên phần cứng thông thường, cho dù trong data center của bạn hay đám mây mà không cần bất kỳ thiết bị hoặc phần mềm bổ sung nào.
• MongoDB có thể phân tích dữ liệu của bất kỳ cấu trúc nào ngay trong cơ sở dữ liệu, cung cấp kết quả theo thời gian thực mà không cần tải kho dữ liệu tốn kém.
• Thành phố Chicago phân tích dữ liệu từ hơn 30 cơ quan khác nhau sử dụng MongoDB để hiểu rõ hơn và ứng phó với các tình huống, bao gồm cả vị trí xe buýt, cuộc gọi 911 và thậm chí cả các dòng tweet.

Payment

• Để tạo lợi thế vượt trội so với đối thủ, các nền tảng thanh toán phải cung cấp trải nghiệm khách hàng linh hoạt, theo thời gian thực và nâng cao.
• Các leaders trong ngành sử dụng MongoDB làm xương sống cho payments infrastructure luôn hoạt động, luôn an toàn, luôn sẵn có của họ, từ các thương hiệu tiêu dùng cho đến doanh nghiệp.
• Các công ty như nets icon solution sử dụng dịch vụ thanh toán của MongoDB.

Gaming

• Video games luôn phụ thuộc rất nhiều vào dữ liệu. Dữ liệu là điều cần thiết để làm cho trò chơi hoạt động tốt hơn.
• Nó hỗ trợ nhiều khía cạnh khác nhau, từ player profiles đến đo từ xa, khớp với bảng điểm.
• Định dạng document data linh hoạt trong MongoDB cho phép bạn dễ dàng ước tính dung lượng của trình phát.
• Thêm các tính năng bổ sung vào các mục trong hồ sơ người chơi như thành tích, mở khóa dựa trên tiến trình, tiền trong trò chơi, các loại trang bị mới…
• Ở data layer, hãy sử dụng các biện pháp bảo mật cấp doanh nghiệp để giữ an toàn cho người chơi của bạn.
• Các công ty như Sega và Faceit sử dụng trò chơi từ MongoDB.

MongoDB ngày nay được một số lượng đáng kể các tổ chức trong lĩnh vực CNTT sử dụng làm dịch vụ cơ sở dữ liệu cho các ứng dụng hoặc hệ thống lưu trữ dữ liệu. Theo một cuộc khảo sát do Sifery thực hiện trên MongoDB, hơn 4000 công ty đã xác minh rằng họ sử dụng MongoDB làm cơ sở dữ liệu. Theo dõi Cole và khóa học data analysis online để cập nhật các kiến thức hữu ích về lập trình và khoa học dữ liệu.

>> Xem thêm: Dữ liệu cấu trúc và dữ liệu phi cấu trúc (phần 2): Điểm khác nhau