Bạn đang tìm hiểu về hệ quản trị cơ sở dữ liệu? Bạn đang có những thắc mắc về các thành phần của hệ quản trị cơ sở dữ liệu? Chức năng của chúng là gì? Tất cả những điều mà bạn thắc mắc sẽ được chúng tôi giải đáp ngay trong nội dung bài viết sau đây của Asiasoft nhé. 

1. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu là gì?

Cơ sở dữ liệu là một tập hợp có thứ tự các thông tin hoặc dữ liệu có cấu trúc, thường được lưu trữ ở dạng điện tử trong hệ thống máy tính. Thường được kiểm soát bởi hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS). Trong thực tế, dữ liệu, DBMS và các ứng dụng liên quan được gọi chung là hệ thống cơ sở dữ liệu, thường được gọi đơn giản là cơ sở dữ liệu.

Để nâng cao hiệu quả xử lý dữ liệu và truy vấn, các cơ sở dữ liệu phổ biến nhất hiện nay thường lưu trữ dữ liệu trong một chuỗi bảng dưới dạng hàng và cột, cho phép người dùng dễ dàng truy cập, quản lý, sửa đổi, cập nhật, kiểm soát và sắp xếp dữ liệu. Ngoài ra, hầu hết các cơ sở dữ liệu đều sử dụng ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL) để ghi và truy vấn dữ liệu.

2. Các thành phần của hệ quản trị cơ sở dữ liệu

Theo chức năng, hệ quản trị cơ sở dữ liệu có thể được chia thành 6 phần:

• Ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu (Data Definition): 

Phần này cung cấp các công cụ và chức năng để định nghĩa cấu trúc của cơ sở dữ liệu. Nó bao gồm việc sử dụng ngôn ngữ định nghĩa dữ liệu (DDL) để tạo, chỉnh sửa và xóa các đối tượng cơ sở dữ liệu như bảng, chỉ mục, và ràng buộc. Các hoạt động dữ liệu khác nhau của cơ sở dữ liệu (chẳng hạn như tìm kiếm, sửa đổi, chèn và xóa,…) cũng như quản lý và bảo trì cơ sở dữ liệu đều dựa trên lược đồ cơ sở dữ liệu.

• Biên dịch chương trình ứng dụng (Application Program Compilation): 

Biên dịch chương trình ứng dụng chứa các câu lệnh truy cập cơ sở dữ liệu thành một chương trình đích có thể chạy với sự hỗ trợ của DBMS. Điều này bao gồm việc chuyển đổi lệnh truy vấn và yêu cầu từ ứng dụng sang một định dạng mà DBMS có thể hiểu.

• Truy vấn tương tác (Interactive Query): 

Cung cấp ngôn ngữ truy vấn tương tác dễ sử dụng, chẳng hạn như sql. Các DBMS chịu trách nhiệm thực thi các lệnh truy vấn và hiển thị kết quả truy vấn trên màn hình.

• Tổ chức và truy cập dữ liệu (Data Organization and Access):  

Cung cấp các phương thức tổ chức và truy cập vật lý cho dữ liệu trên các thiết bị lưu trữ ngoại vi. Bao gồm quản lý cách dữ liệu được lưu trữ và truy xuất hiệu quả.

• Quản lý vận hành giao dịch (Transaction Management):  

Cung cấp nhật ký vận hành và quản lý vận hành giao dịch, giám sát bảo mật hoạt động giao dịch và kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu, kiểm soát đồng thời giao dịch và phục hồi hệ thống và các chức năng khác.

• Bảo trì cơ sở dữ liệu (Database Maintenance): 

Cung cấp hỗ trợ phần mềm cho quản trị viên cơ sở dữ liệu, bao gồm các công cụ bảo trì như kiểm soát bảo mật dữ liệu, đảm bảo tính toàn vẹn, sao lưu cơ sở dữ liệu, tổ chức lại cơ sở dữ liệu và giám sát hiệu suất.

Các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu dựa trên các mô hình quan hệ ngày càng trở nên phức tạp và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau như phần mềm thương mại. Ứng dụng của nó trong môi trường phân tán nhiều người dùng của từng cấu trúc máy chủ gia đình giúp mở rộng hơn nữa ứng dụng của hệ thống cơ sở dữ liệu. Với sự tiến bộ của các mô hình dữ liệu mới và công nghệ triển khai quản lý dữ liệu, có thể kỳ vọng rằng hiệu suất của phần mềm dbms sẽ được cập nhật và cải thiện cũng như các lĩnh vực ứng dụng sẽ được mở rộng hơn nữa.

3. Phân cấp hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu

Theo các đối tượng xử lý khác nhau, cấu trúc phân cấp của hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu từ cao đến thấp là lớp ứng dụng, lớp xử lý dịch ngôn ngữ, lớp truy cập dữ liệu, lớp lưu trữ dữ liệu và hệ điều hành.

3.1. Lớp ứng dụng (Application Layer)

Lớp ứng dụng (Application Layer) là lớp cao nhất trong cấu trúc phân cấp của hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu. Lớp này chứa các ứng dụng và chương trình mà người dùng sử dụng để tương tác với cơ sở dữ liệu. Nó cung cấp giao diện người dùng để nhập và hiển thị dữ liệu. Các ứng dụng ở lớp này tạo các truy vấn và yêu cầu dữ liệu từ DBMS và hiển thị kết quả cho người dùng. Đây cũng là nơi mà người dùng cuối thực hiện các hoạt động như tìm kiếm, thêm, sửa đổi, xóa dữ liệu.

3.2. Lớp xử lý dịch ngôn ngữ (Language Processing Layer)

Lớp xử lý dịch ngôn ngữ (Language Processing Layer) là trung gian giữa lớp ứng dụng và lớp truy cập dữ liệu. Nó chịu trách nhiệm biên dịch các truy vấn và yêu cầu từ ứng dụng thành một định dạng mà hệ quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS) có thể hiểu. Ở lớp này, truy vấn ngôn ngữ truy vấn như SQL được biên dịch thành cách thức mà DBMS có thể hiểu và thực hiện.

3.3. Lớp truy cập dữ liệu (Data Access Layer)

Lớp truy cập dữ liệu (Data Access Layer) quản lý truy cập và tương tác với dữ liệu cơ sở dữ liệu. Nó xử lý các yêu cầu truy vấn và truy cập dữ liệu từ DBMS. Lớp này cung cấp một giao diện truy cập cơ sở dữ liệu cho lớp xử lý dịch ngôn ngữ ở phía trên và giao tiếp với lớp lưu trữ dữ liệu ở phía dưới.

3.4. Lớp lưu trữ dữ liệu (Data Storage Layer)

Lớp lưu trữ dữ liệu (Data Storage Layer) là nơi thực tế mà dữ liệu được lưu trữ trên đĩa hoặc bộ nhớ. Nó quản lý cách dữ liệu được lưu trữ, chỉ mục hóa, và truy xuất từ lưu trữ vật lý. Lớp này thường bao gồm hệ quản lý cơ sở dữ liệu vật lý, nơi dữ liệu thực sự được tổ chức trong các bảng và chỉ mục.

3.5. Hệ điều hành (Operating System)

Lớp thấp nhất trong cấu trúc phân cấp của hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu là hệ điều hành. Hệ điều hành quản lý các tài nguyên máy tính, bao gồm quản lý tập tin và bộ nhớ, cung cấp giao tiếp với các thiết bị lưu trữ và xử lý các yêu cầu từ lớp lưu trữ dữ liệu. Hệ điều hành đảm bảo rằng các tệp dữ liệu được đọc và ghi một cách đáng tin cậy.

4. Chức năng và đặc điểm của hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu

Sự phát triển của công nghệ quản lý dữ liệu đại khái đã trải qua giai đoạn quản lý thủ công (trước giữa những năm 1950), giai đoạn hệ thống tập tin (từ cuối những năm 1950 đến giữa những năm 1960), giai đoạn cơ sở dữ liệu (từ cuối những năm 1960 đến cuối những năm 1970). ) và giai đoạn nâng cao, giai đoạn công nghệ cơ sở dữ liệu (bắt đầu từ đầu những năm 1980).

Cơ sở dữ liệu là tập hợp dữ liệu có tổ chức, có thể chia sẻ được lưu trữ trong máy tính trong một thời gian dài.

• Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS):

Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS) là một hệ thống phần mềm chịu trách nhiệm xác định, thiết lập, vận hành, quản lý và bảo trì cơ sở dữ liệu. Mục đích của nó là đảm bảo tính bảo mật và độ tin cậy của dữ liệu, đồng thời cải thiện tính đơn giản và tiện lợi của các ứng dụng cơ sở dữ liệu. Cơ chế hoạt động của DBMS là chuyển đổi các thao tác của người dùng trên dữ liệu thành các thao tác trên tệp lưu trữ hệ thống, thực hiện chuyển đổi giữa ba cấp độ của cơ sở dữ liệu một cách hiệu quả. Các chức năng chính của hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu bao gồm định nghĩa và thiết lập cơ sở dữ liệu, vận hành cơ sở dữ liệu, kiểm soát cơ sở dữ liệu, bảo trì cơ sở dữ liệu, phục hồi lỗi và truyền dữ liệu.

• Hệ thống cơ sở dữ liệu (DBS):

Hệ thống cơ sở dữ liệu (DBS) là một hệ thống bao gồm phần mềm máy tính, phần cứng và tài nguyên dữ liệu có thể tổ chức và lưu trữ động một lượng lớn dữ liệu liên quan để tạo điều kiện cho nhiều người dùng truy cập. Một hệ thống cơ sở dữ liệu điển hình bao gồm bốn phần: cơ sở dữ liệu, phần cứng, phần mềm (ứng dụng) và quản trị viên cơ sở dữ liệu (DBA). Theo cấu trúc hệ thống máy tính, DBS có thể được chia thành bốn loại: tập trung, máy khách /máy chủ, song song và phân tán.

So với giai đoạn hệ thống tệp, phương pháp quản lý dữ liệu của công nghệ cơ sở dữ liệu có các đặc điểm sau.

• Mô hình dữ liệu phức tạp được sử dụng để thể hiện cấu trúc dữ liệu, có độ dư thừa dữ liệu nhỏ, dễ mở rộng và chia sẻ dữ liệu.
• Có tính độc lập cao về dữ liệu và chương trình, tính độc lập của cơ sở dữ liệu bao gồm tính độc lập về mặt vật lý và tính độc lập về logic.
• Hệ thống cơ sở dữ liệu cung cấp cho người dùng giao diện người dùng thuận tiện.
• Hệ thống cơ sở dữ liệu cung cấp bốn khía cạnh của chức năng kiểm soát dữ liệu, đó là kiểm soát đồng thời, phục hồi, tính toàn vẹn và bảo mật. Dữ liệu mà mỗi ứng dụng trong cơ sở dữ liệu sử dụng được hệ thống cơ sở dữ liệu quy định thống nhất, được tổ chức và thiết lập theo một mô hình dữ liệu nhất định và được hệ thống quản lý và kiểm soát tập trung.

• Tăng tính linh hoạt của hệ thống.

Nói chung, sự phát triển của công nghệ quản lý dữ liệu đã đi qua các giai đoạn từ quản lý thủ công đến sử dụng các hệ thống cơ sở dữ liệu phức tạp và hiện đại hơn, giúp cải thiện quản lý dữ liệu và sử dụng dữ liệu trong nhiều ứng dụng và môi trường khác nhau.

5. Nguyên tắc lựa chọn hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu

Các khía cạnh sau đây cần được xem xét khi lựa chọn một hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu:

• Sự đơn giản của việc xây dựng cơ sở dữ liệu 

Cần phân tích xem hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu có yêu cầu về mô hình hay không, tức là liệu nó có phải phân tích thế giới thực theo mô hình dữ liệu do hệ thống chỉ định và thiết lập mô hình tương ứng hay không, các tuyên bố quản lý cơ sở dữ liệu có tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế hay không. với các tiêu chuẩn quốc tế sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo trì, phát triển và cấy ghép hệ thống. Có công cụ phát triển nào dễ sử dụng cho người dùng không?

• Sự dễ dàng của việc phát triển chương trình

Sử dụng công cụ CASE và ngôn ngữ thế hệ thứ tư giúp làm cho quá trình phát triển phần mềm trở nên hiệu quả, dễ quản lý, và thích nghi với nhu cầu ngày càng phức tạp của ngành công nghiệp phần mềm.

• Phân tích hiệu suất của hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu

Bao gồm đánh giá hiệu suất (thời gian phản hồi, thông lượng dữ liệu trên mỗi đơn vị thời gian), giám sát hiệu suất (sử dụng bộ nhớ trong và ngoài, tốc độ đầu vào/đầu ra của hệ thống, thực thi câu lệnh SQL, kiểm soát bộ dữ liệu), quản lý hiệu suất (cài đặt và điều chỉnh tham số).

• Hỗ trợ các ứng dụng phân tán

Bao gồm tính minh bạch của dữ liệu và tính minh bạch của mạng. Tính minh bạch của dữ liệu có nghĩa là người dùng không cần chỉ ra dữ liệu nằm trên nút nào trong mạng trong ứng dụng. Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu có thể tự động tìm kiếm trên mạng và trích xuất dữ liệu cần thiết, tính minh bạch của mạng có nghĩa là người dùng không cần chỉ ra giao thức được sử dụng bởi mạng trong ứng dụng. Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu tự động chuyển đổi các gói dữ liệu thành dữ liệu giao thức tương ứng.

• Khả năng xử lý song song

Hỗ trợ các hệ thống chế độ nhiều CPU (SMP, CLUSTER, MPP), hình thức phân phối tải cũng như phạm vi và mức độ chi tiết xử lý song song. Điều này giúp cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống.

• Tính di động và khả năng mở rộng

Tính di động đề cập đến khả năng mở rộng theo chiều dọc và khả năng mở rộng theo chiều ngang. 

• • Mở rộng theo chiều dọc: Yêu cầu nền tảng mới có thể hỗ trợ các nền tảng phiên bản thấp hơn và cơ chế máy khách/máy chủ cơ sở dữ liệu hỗ trợ chế độ quản lý tập trung, do đó đảm bảo hệ thống và đầu tư trước đó của người dùng. 
  • Mở rộng theo chiều ngang: Yêu cầu đáp ứng mở rộng phần cứng và hỗ trợ chuyển đổi từ chế độ CPU đơn sang chế độ đa CPU hoặc có thể liên quan đến việc sử dụng cụm máy tính (CLUSTER) hoặc các hệ thống MPP có nhiều CPU làm việc cùng nhau. Nhằm đáp ứng nhu cầu tăng cường hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống.

• Ràng buộc về tính toàn vẹn dữ liệu

Tính toàn vẹn dữ liệu đề cập đến tính chính xác và bảo vệ tính nhất quán của dữ liệu, bao gồm tính toàn vẹn của thực thể, tính toàn vẹn tham chiếu và các quy tắc giao dịch phức tạp.

• Chức năng kiểm soát đồng thời

Đối với các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu phân tán, chức năng điều khiển đồng thời là rất cần thiết. Do đối mặt với môi trường phân tán đa tác vụ nên có thể có nhiều điểm người dùng đọc hoặc ghi cùng một dữ liệu, để đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu cần được hoàn thiện bởi chức năng kiểm soát đồng thời của cơ sở dữ liệu hệ thống quản lý. 

• Khả năng chịu lỗi

Xử lý dữ liệu có khả năng chịu lỗi trong các trường hợp bất thường. Tiêu chí đánh giá: khả năng chịu lỗi phần cứng, khả năng chịu lỗi phần mềm có hoặc không có chức năng xử lý ảnh đĩa, khả năng chịu lỗi có hoặc không có bất thường về phương pháp phần mềm.

• Kiểm soát an ninh

Bao gồm mức độ bảo mật và bảo mật (quản lý tài khoản, quyền của người dùng, kiểm soát bảo mật mạng, hạn chế dữ liệu)

• Khả năng khắc phục trước những sự cố bất thường 

Khi mất điện đột ngột, lỗi phần cứng, lỗi phần mềm, virut hoặc hoạt động sai nghiêm trọng, hệ thống phải cung cấp các chức năng khôi phục cơ sở dữ liệu, chẳng hạn như kết xuất thường xuyên, khôi phục bản sao lưu, khôi phục,… để hệ thống có khả năng khôi phục cơ sở dữ liệu về trạng thái bị hư hỏng, về trạng thái trước đó.

Trên đây là một vài tìm hiểu của Asiasoft về sơ sở dữ liệu có thắc mắc hay cần thêm thông tin gì các bạn liên hệ Asia ngay nhé!