Cơ sở dữ liệu là gì?

Giới thiệu

Cơ sở dữ liệu là thành phần thiết yếu cho nhiều ứng dụng và công cụ hiện đại. Là người dùng, bạn có thể tương tác với hàng chục hoặc hàng trăm cơ sở dữ liệu mỗi ngày khi truy cập các trang web, sử dụng các ứng dụng trên điện thoại hoặc mua hàng tại cửa hàng tạp hóa. Là một nhà phát triển, cơ sở dữ liệu là thành phần cốt lõi được sử dụng để duy trì dữ liệu trong suốt thời gian ứng dụng của bạn. Nhưng chính xác thì cơ sở dữ liệu là gì và tại sao chúng lại phổ biến như vậy?

Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét:

• cơ sở dữ liệu là gì
• cách chúng được mọi người và ứng dụng sử dụng để theo dõi các loại dữ liệu khác nhau
• những tính năng nào mà cơ sở dữ liệu cung cấp
• họ đưa ra những loại đảm bảo nào
• cách chúng so sánh với các phương pháp lưu trữ dữ liệu khác

Cuối cùng, chúng ta sẽ thảo luận về cách các ứng dụng dựa vào cơ sở dữ liệu để lưu trữ và truy xuất dữ liệu để kích hoạt chức năng phức tạp.

Cơ sở dữ liệu là gì?

Cơ sở dữ liệu là các cấu trúc logic được sử dụng để tổ chức và lưu trữ dữ liệu để xử lý, truy xuất hoặc đánh giá trong tương lai. Trong bối cảnh của máy tính, các cấu trúc này gần như luôn được quản lý bởi một ứng dụng được gọi là hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu hoặc DBMS . DBMS quản lý các tệp chuyên dụng trên đĩa của máy tính và trình bày giao diện hợp lý cho người dùng và ứng dụng.

Hệ quản trị cơ sở dữ liệu thường được thiết kế để tổ chức dữ liệu theo một mẫu cụ thể. Những mẫu này, được gọi là loại cơ sở dữ liệu hoặc các mô hình cơ sở dữ liệu, là các cơ sở logic và cấu trúc xác định cách các phần dữ liệu riêng lẻ được lưu trữ và quản lý. Có nhiều loại cơ sở dữ liệu khác nhau, mỗi loại có những ưu điểm và hạn chế riêng. Mô hình quan hệ , tổ chức dữ liệu thành các bảng, hàng và cột được tham chiếu chéo, thường được coi là mô hình mặc định.

Các DBMS có thể làm cho các cơ sở dữ liệu mà chúng quản lý có thể truy cập được thông qua nhiều phương tiện khác nhau bao gồm các ứng dụng khách dòng lệnh, API, thư viện lập trình và giao diện quản trị. Thông qua các kênh này, dữ liệu có thể được nhập vào hệ thống, được sắp xếp theo yêu cầu và được trả về theo yêu cầu.

Độ bền của dữ liệu so với bộ nhớ tạm thời

Cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu trên đĩa hoặc trong bộ nhớ.

Bộ nhớ trên đĩa thường được cho là bền bỉ , nghĩa là dữ liệu được lưu một cách đáng tin cậy để sử dụng sau này, ngay cả khi ứng dụng cơ sở dữ liệu hoặc bản thân máy tính khởi động lại.

Ngược lại, lưu trữ trong bộ nhớ được cho là phù du hoặc dễ bay hơi . Bộ nhớ tạm thời không tồn tại khi ứng dụng hoặc hệ thống tắt. Ưu điểm của cơ sở dữ liệu trong bộ nhớ là chúng thường rất nhanh.

Trong thực tế, nhiều môi trường sẽ sử dụng hỗn hợp cả hai loại hệ thống này để đạt được những ưu điểm của từng loại. Đối với các hệ thống chấp nhận ghi mới vào lớp tạm thời, điều này có thể được thực hiện bằng cách lưu định kỳ dữ liệu tạm thời vào đĩa. Các hệ thống khác sử dụng các bản sao dữ liệu liên tục trong bộ nhớ chỉ đọc để tăng tốc độ truy cập đọc. Các hệ thống này có thể tải lại dữ liệu từ bộ nhớ dự phòng bất kỳ lúc nào để làm mới dữ liệu của chúng.

Tương tác với cơ sở dữ liệu để quản lý dữ liệu của bạn

Trong khi hệ thống cơ sở dữ liệu chăm sóc cách lưu trữ dữ liệu trên đĩa hoặc trong bộ nhớ, nó cũng cung cấp một giao diện cho người dùng hoặc ứng dụng. Các giao diện cho cơ sở dữ liệu phải có khả năng đại diện cho các hoạt động mà các bên bên ngoài có thể thực hiện và phải có khả năng đại diện cho tất cả các kiểu dữ liệu mà hệ thống hỗ trợ.

Theo Wikipedia, cơ sở dữ liệu thường cho phép bốn loại tương tác sau:

• Định nghĩa dữ liệu :Tạo, sửa đổi và loại bỏ các định nghĩa về cấu trúc của dữ liệu. Các hoạt động này thay đổi các thuộc tính ảnh hưởng đến cách cơ sở dữ liệu sẽ chấp nhận và lưu trữ dữ liệu. Điều này quan trọng hơn trong một số loại cơ sở dữ liệu so với các loại cơ sở dữ liệu khác.
• Cập nhật :Chèn, sửa đổi và xóa dữ liệu trong cơ sở dữ liệu. Các thao tác này thay đổi dữ liệu thực tế đang được quản lý.
• Truy xuất :Cung cấp quyền truy cập vào dữ liệu được lưu trữ. Dữ liệu có thể được truy xuất nguyên trạng hoặc thường có thể được lọc hoặc chuyển đổi để chuyển nó thành một định dạng hữu ích hơn. Nhiều hệ thống cơ sở dữ liệu hiểu các ngôn ngữ truy vấn phong phú để đạt được điều này.
• Quản trị :Các tác vụ khác như quản lý người dùng, bảo mật, giám sát hiệu suất, v.v. cần thiết nhưng không liên quan trực tiếp đến bản thân dữ liệu.

Hãy xem xét những điều này một cách chi tiết hơn bên dưới.

Định nghĩa dữ liệu kiểm soát hình dạng và cấu trúc của dữ liệu trong hệ thống

Tạo và kiểm soát cấu trúc mà dữ liệu của bạn sẽ sử dụng trong cơ sở dữ liệu là một phần quan trọng của quản lý cơ sở dữ liệu. Điều này có thể giúp bạn kiểm soát hình dạng hoặc cấu trúc của dữ liệu trước khi nhập dữ liệu đó vào hệ thống. Nó cũng cho phép bạn thiết lập các ràng buộc để đảm bảo dữ liệu của bạn tuân thủ các thông số nhất định.

Trong cơ sở dữ liệu hoạt động trên dữ liệu thường xuyên cao, như cơ sở dữ liệu quan hệ, những định nghĩa này thường được gọi là lược đồ của cơ sở dữ liệu . Lược đồ cơ sở dữ liệu là một phác thảo chặt chẽ về cách dữ liệu phải được định dạng để được một cơ sở dữ liệu cụ thể chấp nhận. Điều này bao gồm các trường cụ thể phải có trong các bản ghi riêng lẻ cũng như các yêu cầu đối với giá trị như kiểu dữ liệu, độ dài trường, giá trị tối thiểu hoặc tối đa, v.v. Lược đồ cơ sở dữ liệu là một trong những công cụ quan trọng nhất mà chủ sở hữu cơ sở dữ liệu phải ảnh hưởng và kiểm soát dữ liệu sẽ được lưu trữ trong hệ thống.

Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu coi trọng tính linh hoạt hơn tính thường xuyên thường được gọi là cơ sở dữ liệu ít giản đồ . Mặc dù điều này dường như ngụ ý rằng dữ liệu được lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu này không có cấu trúc, nhưng điều này thường không đúng. Thay vào đó, cấu trúc của cơ sở dữ liệu được xác định bởi chính dữ liệu và kiến ​​thức của ứng dụng và mối quan hệ với dữ liệu. Cơ sở dữ liệu thường vẫn tuân theo một cấu trúc, nhưng hệ quản trị cơ sở dữ liệu ít tham gia vào việc thực thi các ràng buộc hơn. Đây là một sự lựa chọn thiết kế có những lợi ích và bất lợi tùy thuộc vào tình huống.

Cập nhật dữ liệu để nhập, sửa đổi và xóa dữ liệu khỏi hệ thống

Cập nhật dữ liệu bao gồm bất kỳ hoạt động nào:

• Nhập dữ liệu mới vào hệ thống
• Sửa đổi các mục nhập hiện có
• Xóa các mục nhập khỏi cơ sở dữ liệu

Những khả năng này rất cần thiết cho bất kỳ cơ sở dữ liệu nào, và trong nhiều trường hợp, tạo thành phần lớn các hành động mà hệ thống cơ sở dữ liệu xử lý. Các loại hoạt động này - hoạt động gây ra thay đổi đối với dữ liệu trong hệ thống - được gọi chung là ghi hoạt động.

Hành động ghi là quan trọng đối với bất kỳ nguồn dữ liệu nào sẽ thay đổi theo thời gian. Ngay cả việc xóa dữ liệu, một hành động phá hoại, cũng được coi là một hoạt động ghi vì nó sửa đổi dữ liệu trong hệ thống.

Vì các thao tác ghi có thể thay đổi dữ liệu, nên những thao tác này có khả năng gây nguy hiểm. Hầu hết các quản trị viên cơ sở dữ liệu định cấu hình hệ thống của họ để hạn chế các hoạt động ghi đối với các quy trình ứng dụng nhất định để giảm thiểu nguy cơ vô tình hoặc dữ liệu độc hại. Ví dụ:phân tích dữ liệu, sử dụng dữ liệu hiện có để trả lời các câu hỏi về hiệu suất của trang web hoặc hành vi của khách truy cập, chỉ yêu cầu quyền đọc. Mặt khác, phần ứng dụng ghi lại đơn đặt hàng của người dùng cần có khả năng ghi dữ liệu mới vào cơ sở dữ liệu.

Truy xuất dữ liệu để trích xuất thông tin hoặc trả lời các câu hỏi cụ thể

Lưu trữ dữ liệu không hữu ích lắm trừ khi bạn có cách lấy lại khi cần. Vì việc trả lại dữ liệu không ảnh hưởng đến bất kỳ thông tin nào hiện được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu, các hành động này được gọi là đọc các hoạt động. Các thao tác đọc là cách chính để thu thập dữ liệu đã được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu.

Các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu hầu như luôn có một cách dễ dàng để truy cập dữ liệu bằng một mã định danh duy nhất, thường được gọi là khóa chính . Điều này cho phép truy cập vào bất kỳ mục nhập nào bằng cách cung cấp khóa.

Nhiều hệ thống cũng có các phương pháp truy vấn cơ sở dữ liệu phức tạp để trả về các tập dữ liệu phù hợp với các tiêu chí cụ thể hoặc trả về một phần thông tin về các mục nhập. Loại truy vấn linh hoạt này giúp hệ quản trị cơ sở dữ liệu hoạt động như một bộ xử lý dữ liệu bên cạnh các khả năng lưu trữ dữ liệu cơ bản của nó. Bằng cách phát triển các truy vấn cụ thể, người dùng có thể nhắc hệ thống cơ sở dữ liệu chỉ trả lại thông tin mà họ yêu cầu. Tính năng này thường được sử dụng cùng với các thao tác ghi để định vị và sửa đổi một bản ghi cụ thể theo các thuộc tính của nó.

Quản lý hệ thống cơ sở dữ liệu để giữ cho mọi thứ hoạt động trơn tru

Loại hành động cuối cùng mà cơ sở dữ liệu thường hỗ trợ là các chức năng quản trị. Đây là một loại hành động chung, rộng rãi giúp hỗ trợ môi trường cơ sở dữ liệu mà không ảnh hưởng trực tiếp đến bản thân dữ liệu. Một số mặt hàng có thể phù hợp với nhóm này bao gồm:

• Quản lý người dùng, quyền, xác thực và ủy quyền
• Thiết lập và duy trì các bản sao lưu
• Định cấu hình phương tiện sao lưu để lưu trữ
• Quản lý việc nhân rộng và các cân nhắc mở rộng khác
• Cung cấp các tùy chọn khôi phục trực tuyến và ngoại tuyến

Tập hợp các hành động này phù hợp với các mối quan tâm quản trị cơ bản phổ biến đối với bất kỳ ứng dụng hiện đại nào.

Các hoạt động quản trị có thể không phải là trọng tâm của chức năng quản lý dữ liệu cốt lõi, nhưng những khả năng này thường tạo sự khác biệt cho các hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu tương tự. Có thể dễ dàng sao lưu và khôi phục dữ liệu, thực hiện quản lý người dùng kết nối với hệ thống hiện có hoặc mở rộng cơ sở dữ liệu của bạn để đáp ứng nhu cầu là tất cả các tính năng cần thiết để vận hành trong sản xuất. Các cơ sở dữ liệu không chú ý đến những lĩnh vực này thường phải vật lộn để được chấp nhận trong môi trường thế giới thực.

Cơ sở dữ liệu có những trách nhiệm gì?

Với mô tả ở trên, làm thế nào chúng ta có thể khái quát các trách nhiệm chính của cơ sở dữ liệu? Câu trả lời phụ thuộc rất nhiều vào loại cơ sở dữ liệu đang được sử dụng và các yêu cầu của ứng dụng của bạn. Mặc dù vậy, có một nhóm trách nhiệm chung mà tất cả các cơ sở dữ liệu tìm cách cung cấp.

Bảo vệ tính toàn vẹn của dữ liệu thông qua ghi lại và phục hồi trung thực

Toàn vẹn dữ liệu là một yêu cầu cơ bản của hệ thống cơ sở dữ liệu, bất kể mục đích hoặc thiết kế của nó. Dữ liệu được tải vào cơ sở dữ liệu sẽ có thể được truy xuất một cách đáng tin cậy mà không bị sửa đổi, thao túng hoặc tẩy xóa bất ngờ. Điều này yêu cầu các phương pháp tải và truy xuất dữ liệu đáng tin cậy, cũng như tuần tự hóa và giải mã hóa dữ liệu khi cần thiết để lưu trữ trên phương tiện vật lý.

Cơ sở dữ liệu thường dựa vào các tính năng để xác minh dữ liệu khi nó được ghi hoặc truy xuất, chẳng hạn như tổng kiểm tra hoặc để bảo vệ khỏi các sự cố do tắt máy đột xuất, chẳng hạn như sử dụng các kỹ thuật như ghi nhật ký. Tính toàn vẹn dữ liệu càng trở nên khó khăn hơn khi lưu trữ dữ liệu được phân phối nhiều hơn, vì mỗi phần của hệ thống phải phản ánh trạng thái mong muốn hiện tại của mỗi mục dữ liệu. Điều này thường đạt được với các yêu cầu và phản hồi mạnh mẽ hơn từ nhiều thành viên bất cứ khi nào dữ liệu được thay đổi trong hệ thống.

Cung cấp hiệu suất đáp ứng các yêu cầu của môi trường triển khai

Cơ sở dữ liệu phải hoạt động đầy đủ để hữu ích. Các đặc tính hiệu suất bạn cần phụ thuộc nhiều vào nhu cầu cụ thể của các ứng dụng của bạn. Mọi môi trường đều có sự cân bằng duy nhất về yêu cầu đọc và ghi và bạn sẽ phải quyết định xem hiệu suất có thể chấp nhận được có nghĩa là gì cho cả hai danh mục đó.

Cơ sở dữ liệu thường thực hiện một số loại hoạt động tốt hơn các loại khác. Đặc điểm hiệu suất hoạt động thường phản ánh loại cơ sở dữ liệu được sử dụng, lược đồ hoặc cấu trúc dữ liệu và chính hoạt động đó. Trong một số trường hợp, các tính năng như lập chỉ mục , tạo ra một kho lưu trữ dữ liệu thường được truy cập được tối ưu hóa hiệu suất thay thế, có thể cung cấp khả năng truy xuất nhanh hơn cho các mục này. Những lần khác, cơ sở dữ liệu có thể không phù hợp với các mẫu truy cập được yêu cầu. Đây là điều cần cân nhắc khi quyết định loại cơ sở dữ liệu bạn cần.

Thiết lập các quy trình để cho phép truy cập đồng thời an toàn

Mặc dù đây không phải là một yêu cầu nghiêm ngặt, nhưng thực tế mà nói, cơ sở dữ liệu phải cho phép truy cập đồng thời. Điều này có nghĩa là nhiều bên phải có thể làm việc với cơ sở dữ liệu cùng một lúc. Hồ sơ phải có thể đọc được bởi bất kỳ số lượng người dùng nào cùng một lúc và có thể ghi khi hiện không bị khóa bởi người dùng khác.

Truy cập đồng thời thường có nghĩa là cơ sở dữ liệu phải triển khai một số tính năng cơ bản khác như tài khoản người dùng, hệ thống quyền cũng như cơ chế xác thực và ủy quyền. Nó cũng phải phát triển các chiến lược để ngăn nhiều người dùng cố gắng thao tác đồng thời cùng một dữ liệu. Việc khóa hồ sơ và giao dịch thường được thực hiện để giải quyết những lo ngại này.

Truy xuất dữ liệu riêng lẻ hoặc tổng hợp

Một trong những trách nhiệm cơ bản của cơ sở dữ liệu là khả năng truy xuất dữ liệu khi có yêu cầu. Các yêu cầu có thể dành cho các phần dữ liệu riêng lẻ được liên kết với một bản ghi hoặc chúng có thể liên quan đến việc truy xuất dữ liệu được tìm thấy trong nhiều bản ghi khác nhau. Cả hai trường hợp này phải khả thi trong hầu hết các hệ thống.

Trong hầu hết các cơ sở dữ liệu, một số mức xử lý dữ liệu được cung cấp bởi chính cơ sở dữ liệu đó trong quá trình truy xuất. Chúng có thể bao gồm các loại hoạt động sau:

• Tìm kiếm theo tiêu chí
• Lọc và tuân thủ các ràng buộc
• Trích xuất các trường cụ thể
• Tính trung bình, sắp xếp, v.v.

Các tùy chọn này giúp bạn xác định rõ dữ liệu bạn muốn và định dạng hữu ích nhất.

Lựa chọn thay thế cho cơ sở dữ liệu

Trước khi tiếp tục, chúng ta nên xem qua các tùy chọn của bạn là gì nếu bạn không sử dụng cơ sở dữ liệu.

Hầu hết các phương pháp lưu trữ dữ liệu có thể được phân loại như một cơ sở dữ liệu của một số loại. Một số ngoại lệ bao gồm những điều sau đây.

Bộ nhớ cục bộ hoặc hệ thống tệp tạm thời

Đôi khi các ứng dụng tạo ra dữ liệu không hữu ích hoặc chỉ liên quan đến thời gian tồn tại của ứng dụng. Trong những trường hợp này, bạn có thể muốn giữ dữ liệu đó trong bộ nhớ hoặc tải nó xuống hệ thống tệp tạm thời vì bạn sẽ không cần nó khi ứng dụng thoát. Đối với những trường hợp dữ liệu không bao giờ hữu ích, bạn có thể muốn tắt hoàn toàn đầu ra hoặc đăng nhập nó vào /dev/null .

Sắp xếp thứ tự dữ liệu ứng dụng trực tiếp vào hệ thống tệp cục bộ

Một trường hợp khác mà cơ sở dữ liệu có thể không được yêu cầu là nơi một lượng nhỏ dữ liệu có thể được tuần tự hóa và giải mã hóa trực tiếp thay thế. Điều này chỉ thực tế đối với một lượng nhỏ dữ liệu với kiểu sử dụng có thể dự đoán được mà không liên quan nhiều đến sự đồng thời, nếu có. Điều này không mở rộng quy mô tốt nhưng có thể hữu ích cho một số trường hợp nhất định, chẳng hạn như xuất ra thông tin nhật ký cục bộ.

Lưu trữ các đối tượng giống tệp trực tiếp vào đĩa hoặc bộ lưu trữ đối tượng

Đôi khi, dữ liệu từ các ứng dụng có thể được ghi trực tiếp vào đĩa hoặc một cửa hàng thay thế thay vì lưu trữ vào cơ sở dữ liệu. Ví dụ:nếu dữ liệu đã được sắp xếp thành định dạng hướng tệp, như tệp hình ảnh hoặc âm thanh và không yêu cầu siêu dữ liệu bổ sung, thì việc lưu trữ trực tiếp vào đĩa hoặc vào một cửa hàng đối tượng chuyên dụng có thể dễ dàng nhất.

Cơ sở dữ liệu được sử dụng để làm gì?

Hầu hết tất cả các ứng dụng và trang web không hoàn toàn tĩnh đều dựa vào cơ sở dữ liệu ở đâu đó trong môi trường của chúng. Mục đích chính của cơ sở dữ liệu thường quy định loại cơ sở dữ liệu được sử dụng, dữ liệu được lưu trữ và các kiểu truy cập được sử dụng. Thường thì nhiều hệ thống cơ sở dữ liệu được triển khai để xử lý các loại dữ liệu khác nhau với các yêu cầu khác nhau. Một số cơ sở dữ liệu đủ linh hoạt để thực hiện nhiều vai trò tùy thuộc vào bản chất của các tập dữ liệu khác nhau.

Hãy xem một ví dụ để thảo luận về các điểm tiếp xúc mà một ứng dụng web điển hình có thể có với cơ sở dữ liệu. Chúng tôi sẽ giả vờ rằng ứng dụng chứa mặt tiền cửa hàng cơ bản và bán các mặt hàng mà ứng dụng theo dõi trong kho.

Lưu trữ và xử lý dữ liệu trang web

Một trong những ứng dụng chính của cơ sở dữ liệu là lưu trữ và xử lý dữ liệu liên quan đến trang web. Những mục này ảnh hưởng đến cách tổ chức thông tin trên trang web và trong nhiều trường hợp, nó cấu thành phần lớn "nội dung" của trang web.

Trong ứng dụng ví dụ được đề cập ở trên, cơ sở dữ liệu sẽ điền hầu hết nội dung cho trang web bao gồm thông tin sản phẩm, chi tiết hàng tồn kho và thông tin hồ sơ người dùng. Điều này có nghĩa là cơ sở dữ liệu hoặc một số bộ đệm ẩn trung gian sẽ được tham khảo mỗi khi danh sách sản phẩm, trang chi tiết sản phẩm hoặc hồ sơ người dùng cần được hiển thị.

Cơ sở dữ liệu cũng sẽ được sử dụng khi hiển thị các đơn đặt hàng hiện tại và trước đây, tính toán chi phí vận chuyển và áp dụng chiết khấu bằng cách kiểm tra mã giảm giá hoặc tính toán phần thưởng của khách hàng thường xuyên. Trang web mẫu của chúng tôi sẽ sử dụng hệ thống cơ sở dữ liệu để tạo đơn hàng một cách chính xác bằng cách kết hợp thông tin sản phẩm, khoảng không quảng cáo và thông tin người dùng. Thông tin tổng hợp được ghi lại trong một đơn đặt hàng sẽ được lưu trữ lại trong cơ sở dữ liệu để theo dõi quá trình xử lý đơn đặt hàng, cho phép trả hàng, hủy hoặc sửa đổi đơn đặt hàng hoặc hỗ trợ khách hàng tốt hơn.

Phân tích thông tin để giúp đưa ra quyết định tốt hơn

Các hành động trong danh mục cuối cùng liên quan đến chức năng cơ bản của trang web. Mặc dù những thứ này rất quan trọng để xử lý các yêu cầu dữ liệu của lớp ứng dụng, nhưng chúng không đại diện cho toàn bộ bức tranh.

Sau khi ứng dụng web của bạn bắt đầu đăng ký người dùng và xử lý đơn đặt hàng, bạn có thể muốn trả lời các câu hỏi chi tiết về cách các sản phẩm khác nhau đang bán, người dùng có lợi nhất của bạn là ai và những yếu tố nào ảnh hưởng đến doanh số bán hàng của bạn. Đây là những câu hỏi phân tích có thể được chạy bất cứ lúc nào để thu thập thông tin cập nhật về xu hướng và hiệu suất của tổ chức bạn.

Những loại hoạt động này thường được gọi là kinh doanh thông minh hoặc phân tích . Họ cùng nhau giúp các tổ chức hiểu những gì đã xảy ra trong quá khứ và thực hiện những thay đổi sáng suốt. Hệ thống cơ sở dữ liệu lưu trữ hầu hết dữ liệu được sử dụng trong các quá trình này và phải cung cấp khả năng truy vấn hoặc công cụ thích hợp để trả lời các câu hỏi về nó.

Trong ứng dụng mẫu của chúng tôi, cơ sở dữ liệu có thể được truy vấn để trả lời các câu hỏi về xu hướng sản phẩm, số đăng ký của người dùng, tiểu bang mà chúng tôi gửi đến nhiều nhất hoặc người dùng trung thành nhất của chúng tôi là ai. Những truy vấn tương đối cơ bản này có thể được sử dụng để soạn các câu hỏi phức tạp hơn nhằm hiểu rõ hơn và kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất sản phẩm.

Quản lý cấu hình phần mềm

Một số loại cơ sở dữ liệu được sử dụng làm kho chứa các giá trị cấu hình cho phần mềm khác trên mạng. Chúng đóng vai trò là nguồn trung thực của các giá trị cấu hình trên mạng. Khi các dịch vụ mới được khởi động, chúng được cấu hình để kiểm tra các giá trị cho các khóa cụ thể tại địa chỉ mạng của cơ sở dữ liệu cấu hình. Điều này cho phép bạn lưu trữ tất cả thông tin cần thiết để khởi động các dịch vụ ở một vị trí.

Sau khi khởi động, các ứng dụng có thể được cấu hình để xem các khóa liên quan đến cấu hình của chúng để biết các thay đổi. Nếu phát hiện thay đổi, ứng dụng có thể tự cấu hình lại để sử dụng cấu hình mới. Quá trình này đôi khi được điều phối bởi một quy trình quản lý đưa ra các giá trị mới theo thời gian bằng cách giảm bớt các dịch vụ cũ khi các dịch vụ mới xuất hiện, thay đổi theo cấu hình đang hoạt động theo thời gian để duy trì tính khả dụng.

Ứng dụng của chúng tôi có thể sử dụng loại cơ sở dữ liệu này để lưu trữ dữ liệu cấu hình liên tục cho toàn bộ môi trường ứng dụng của chúng tôi. Máy chủ ứng dụng, máy chủ web, bộ cân bằng tải, hàng đợi nhắn tin, v.v. của chúng tôi có thể được định cấu hình để tham chiếu cơ sở dữ liệu cấu hình để nhận cài đặt sản xuất của chúng. Sau đó, các nhà phát triển ứng dụng có thể sửa đổi hành vi của môi trường bằng cách điều chỉnh các giá trị cấu hình ở vị trí trung tâm.

Thu thập nhật ký, sự kiện và các kết quả khác

Các ứng dụng đang chạy tích cực phục vụ các yêu cầu có thể tạo ra rất nhiều đầu ra. Điều này bao gồm các tệp nhật ký, sự kiện và đầu ra khác. Chúng có thể được ghi vào đĩa hoặc một số vị trí không được quản lý khác, nhưng điều này làm hạn chế tính hữu dụng của chúng. Việc thu thập loại dữ liệu này trong cơ sở dữ liệu giúp bạn dễ dàng làm việc, phát hiện các mẫu và phân tích các sự kiện khi có điều gì đó không mong muốn xảy ra hoặc khi bạn cần tìm hiểu thêm về hiệu suất lịch sử.

Ứng dụng mẫu của chúng tôi có thể thu thập nhật ký từ mỗi hệ thống của chúng tôi trong một cơ sở dữ liệu để phân tích dễ dàng hơn. Điều này có thể giúp chúng tôi tìm ra mối tương quan giữa các sự kiện nếu chúng tôi cố gắng phân tích nguồn gốc của vấn đề hoặc hiểu tổng thể tình trạng môi trường của chúng tôi.

Riêng biệt, chúng tôi có thể thu thập các số liệu do cơ sở hạ tầng và mã của chúng tôi tạo ra trong cơ sở dữ liệu chuỗi thời gian , một cơ sở dữ liệu được thiết kế đặc biệt để theo dõi các giá trị theo thời gian. Cơ sở dữ liệu này có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các công cụ trực quan và giám sát thời gian thực để cung cấp cho các nhóm vận hành và phát triển của ứng dụng thông tin về hiệu suất, tỷ lệ lỗi, v.v.

Các vai trò khác nhau hoạt động với cơ sở dữ liệu như thế nào?

Cơ sở dữ liệu là nền tảng cho công việc của nhiều vai trò khác nhau trong tổ chức. Trong các nhóm nhỏ hơn, một hoặc một vài cá nhân có thể chịu trách nhiệm thực hiện các nhiệm vụ của các vai trò khác nhau. Trong các công ty lớn hơn, những trách nhiệm này thường được phân chia thành các vai trò rời rạc được thực hiện bởi các cá nhân hoặc nhóm tận tâm.

Kiến trúc sư dữ liệu

Kiến trúc sư dữ liệu chịu trách nhiệm về cấu trúc vĩ mô tổng thể của hệ thống cơ sở dữ liệu, các giao diện mà chúng hiển thị với các ứng dụng và nhóm phát triển cũng như các công nghệ và cơ sở hạ tầng cơ bản cần thiết để đáp ứng nhu cầu dữ liệu của tổ chức.

Những người trong vai trò này thường quyết định về mô hình và triển khai cơ sở dữ liệu thích hợp sẽ được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau. Họ chịu trách nhiệm thực hiện các quyết định về cơ sở dữ liệu bằng cách điều tra các lựa chọn, quyết định về công nghệ, tích hợp nó với các hệ thống hiện có và phát triển một chiến lược dữ liệu toàn diện cho tổ chức. Họ xử lý tổng thể các hệ thống dữ liệu và có liên quan trong việc quyết định và triển khai các mô hình dữ liệu cho các dự án khác nhau.

DBA (quản trị viên cơ sở dữ liệu)

Người quản trị cơ sở dữ liệu, hay DBA, là những cá nhân chịu trách nhiệm giữ cho hệ thống dữ liệu hoạt động trơn tru. Họ chịu trách nhiệm lập kế hoạch hệ thống dữ liệu mới, cài đặt và cấu hình phần mềm, thiết lập hệ thống cơ sở dữ liệu cho các bên khác và quản lý hiệu suất. Họ cũng thường chịu trách nhiệm bảo mật cơ sở dữ liệu, theo dõi các sự cố và thực hiện các điều chỉnh đối với hệ thống để tối ưu hóa các kiểu sử dụng.

Người quản trị cơ sở dữ liệu là những chuyên gia về cả hệ thống cơ sở dữ liệu riêng lẻ cũng như cách tích hợp chúng tốt với hệ điều hành và phần cứng bên dưới để tối đa hóa hiệu suất. Họ làm việc rộng rãi với các nhóm sử dụng cơ sở dữ liệu để giúp quản lý năng lực và hiệu suất và giúp các nhóm khắc phục sự cố với hệ thống cơ sở dữ liệu.

Nhà phát triển ứng dụng

Các nhà phát triển ứng dụng tương tác với cơ sở dữ liệu theo nhiều cách khác nhau. Họ phát triển nhiều ứng dụng tương tác với cơ sở dữ liệu. Điều này rất quan trọng vì đây hầu như luôn là những ứng dụng duy nhất kiểm soát cách người dùng hoặc khách hàng cá nhân tương tác với dữ liệu do hệ thống cơ sở dữ liệu quản lý. Hiệu suất, tính đúng đắn và độ tin cậy là vô cùng quan trọng đối với các nhà phát triển ứng dụng.

Các nhà phát triển quản lý cấu trúc dữ liệu được liên kết với ứng dụng của họ để duy trì dữ liệu của họ trên đĩa. Họ phải tạo hoặc sử dụng các cơ chế có thể ánh xạ dữ liệu lập trình của họ vào hệ thống cơ sở dữ liệu để các thành phần có thể hoạt động hài hòa với nhau. Khi các ứng dụng thay đổi, chúng phải giữ cho dữ liệu và cấu trúc dữ liệu trong hệ thống cơ sở dữ liệu được đồng bộ. Chúng ta sẽ nói thêm về cách các nhà phát triển làm việc với cơ sở dữ liệu ở phần sau trong bài viết.

SRE (kỹ sư độ tin cậy của trang web) và các chuyên gia vận hành

Các SRE (kỹ sư độ tin cậy của trang web) và các chuyên gia vận hành tương tác với các hệ thống cơ sở dữ liệu từ quan điểm cấu hình ứng dụng và cơ sở hạ tầng. Họ có thể chịu trách nhiệm cung cấp thêm dung lượng, xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu, đảm bảo cấu hình cơ sở dữ liệu phù hợp với hướng dẫn của tổ chức, giám sát thời gian hoạt động và quản lý các bản sao lưu.

Theo nhiều cách, những cá nhân này có trách nhiệm chồng chéo với DBA, nhưng không chỉ tập trung vào cơ sở dữ liệu. Nhân viên vận hành đảm bảo rằng các hệ thống mà các ứng dụng mà phần còn lại của tổ chức dựa vào, bao gồm cả hệ thống cơ sở dữ liệu, đang hoạt động đáng tin cậy và có thời gian chết tối thiểu.

Nhà phân tích dữ liệu và tình báo kinh doanh

Các bộ phận tình báo kinh doanh và các nhà phân tích dữ liệu chủ yếu quan tâm đến dữ liệu đã được thu thập và sẵn có trong hệ thống cơ sở dữ liệu. Họ làm việc để phát triển thông tin chi tiết dựa trên các xu hướng và mẫu trong dữ liệu để có thể dự đoán hiệu suất trong tương lai, tư vấn cho tổ chức về những thay đổi tiềm năng và trả lời các câu hỏi về dữ liệu cho các bộ phận khác như tiếp thị và bán hàng.

Các nhà phân tích dữ liệu nói chung có thể làm việc độc quyền với quyền truy cập chỉ đọc vào hệ thống dữ liệu. Các truy vấn mà chúng chạy thường có các đặc điểm hiệu suất khác biệt đáng kể so với các truy vấn được sử dụng bởi các ứng dụng chính. Do đó, chúng thường làm việc với các bản sao cơ sở dữ liệu hoặc các bản sao, để chúng có thể thực hiện các truy vấn tổng hợp chuyên sâu về hiệu suất và hoạt động lâu dài có thể ảnh hưởng đến việc sử dụng tài nguyên của hệ thống cơ sở dữ liệu chính.

Làm cách nào để làm việc với cơ sở dữ liệu với tư cách là nhà phát triển?

Vậy làm thế nào để bạn thực sự làm việc với cơ sở dữ liệu với tư cách là một nhà phát triển ứng dụng? Ở cấp độ cơ bản, nếu ứng dụng của bạn phải quản lý và duy trì trạng thái, thì việc làm việc với cơ sở dữ liệu sẽ là một phần quan trọng trong mã của bạn.

Dịch dữ liệu giữa ứng dụng của bạn và cơ sở dữ liệu

Bạn sẽ cần tạo hoặc sử dụng giao diện hiện có để giao tiếp với cơ sở dữ liệu. Bạn có thể kết nối trực tiếp với cơ sở dữ liệu bằng các chức năng mạng thông thường, tận dụng thư viện đơn giản hoặc thư viện lập trình cấp cao hơn (ví dụ:trình tạo truy vấn hoặc ORM).

ORMs , hoặc bộ ánh xạ quan hệ đối tượng, là các lớp ánh xạ dịch các bảng được tìm thấy trong cơ sở dữ liệu quan hệ sang các lớp được sử dụng trong các ngôn ngữ chương trình hướng đối tượng và ngược lại. Mặc dù bản dịch này thường hữu ích, nhưng nó không bao giờ là hoàn hảo. Không khớp trở kháng quan hệ đối tượng là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả xung đột gây ra bởi sự khác biệt trong cách cấu trúc dữ liệu của cơ sở dữ liệu quan hệ và chương trình hướng đối tượng.

Mặc dù cơ sở dữ liệu quan hệ và lập trình hướng đối tượng mô tả hai lựa chọn thiết kế cụ thể, vấn đề chuyển dịch giữa ứng dụng và lớp cơ sở dữ liệu là một vấn đề tổng quát tồn tại bất kể kiểu cơ sở dữ liệu hoặc mô hình lập trình. Lớp trừu tượng cơ sở dữ liệu là một thuật ngữ chung hơn cho phần mềm có nhiệm vụ dịch giữa hai ngữ cảnh này.

Giữ các thay đổi cấu trúc đồng bộ với cơ sở dữ liệu

Một sự thật quan trọng mà bạn sẽ khám phá ra khi phát triển các ứng dụng của mình là vì cơ sở dữ liệu tồn tại bên ngoài cơ sở mã của bạn, nên nó cần được chú ý đặc biệt để đối phó với những thay đổi đối với cấu trúc dữ liệu của bạn. Vấn đề này phổ biến hơn trong một số thiết kế cơ sở dữ liệu so với những thiết kế khác.

Cách tiếp cận phổ biến nhất để đồng bộ hóa cấu trúc dữ liệu của ứng dụng với cơ sở dữ liệu của bạn là một quá trình được gọi là di chuyển cơ sở dữ liệu hoặc di chuyển giản đồ (cả hai đều được biết đến một cách thông tục đơn giản là sự di cư). Di chuyển liên quan đến việc cập nhật cấu trúc cơ sở dữ liệu của bạn để phản ánh những thay đổi khi mô hình dữ liệu ứng dụng của bạn phát triển. Những tệp này thường có dạng một loạt tệp, một tệp cho mỗi lần phát triển, chứa các câu lệnh cần thiết để chuyển đổi cơ sở dữ liệu sang định dạng mới.

Bảo vệ quyền truy cập vào dữ liệu của bạn và đầu vào khử trùng

Một trách nhiệm quan trọng khi làm việc với cơ sở dữ liệu với tư cách là nhà phát triển là đảm bảo rằng các ứng dụng của bạn không cho phép truy cập trái phép vào dữ liệu. Bảo mật dữ liệu là một vấn đề rộng lớn, nhiều lớp với nhiều bên liên quan. Cuối cùng, một số cân nhắc bảo mật sẽ là nhiệm vụ của bạn.

Ứng dụng của bạn sẽ yêu cầu quyền truy cập đặc quyền vào cơ sở dữ liệu của bạn để thực hiện các tác vụ thông thường. For safety, the database's authorization framework can help restrict the type of operations your application can perform. However, you need to ensure that your application restricts those operations appropriately. For example, if your application manages user profile data, you have to prevent a user from manipulating that access to view or edit other users' information.

One specific challenge is sanitizing user input. Sanitizing input means taking special precautions when operating on any data provided by a user. There is a long history of malicious actors using normal user input mechanisms to trick applications into revealing sensitive data. Crafting your applications to protect against these scenarios is an important skill.

Conclusion

Databases are an indispensable component in modern application development. Storing and controlling the stateful information related to your application and its environment is an important responsibility that requires reliability, performance, and flexibility.

Fortunately, there are many different database options designed to fulfil the requirements of different types of applications. In our next article, we'll take an in-depth look at the different types of databases available and how they can be used to match different types of application requirements.