MongoDB là gì? Tính Năng và Ứng dụng của MongoDB

MongoDB là gì?

MongoDB là một cơ sở dữ liệu NoSQL mã nguồn mở miễn phí hướng tài liệu, được thiết kế để lưu trữ và thao tác dữ liệu quy mô lớn. MongoDB được phát triển năm 2009 bởi mongoDB.inc, sử dụng giấy phép SSPL, để hỗ trợ nhiều trình điều khiển cho nhiều ngôn ngữ lập trình như C, C#, C++, .Net, Java, Python, PHP,…

MongoDB được rất nhiều công ty lưu trữ dữ liệu lớn sử dụng và được ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng web và di động hiện đại.

Cách thức hoạt động của MongoDB

MongoDB là một cơ sở dữ liệu NoSQL cực kỳ linh hoạt, cho phép bạn lưu trữ và làm việc trên các kiểu dữ liệu khác nhau. MongoDB sử dụng định dạng lưu trữ tài liệu JSON. Trong đó, JSON là một định dạng trao đổi dữ liệu và tệp chuẩn lưu trữ và truyền các đối tượng dữ liệu bằng văn bản có thể đọc được.

Dưới đây là các thành phần quan trọng của MongoDB:

• Trình điều khiển: Bao gồm các công cụ và phần mềm có sẵn trên máy chủ để tương tác MongoDB. MongoDB hỗ trợ C, C++, .Net, Go, C#, Python,…
• Storage engine: Thành phần này của MongoDB xử lý lượng dữ liệu được lưu trữ trên đĩa và bộ nhớ. Nó cũng được sử dụng để tra cứu dữ liệu. Công cụ lưu trữ MongoDB mặc định là WiredTiger tuy nhiên cũng có hỗ trợ các công cụ lưu trữ khác như MMAPv1, và công cụ lưu trữ được mã hóa mà MongoDB sử dụng.
• MongoDB Shell: Là một nền tảng tương tác và dễ tiếp cận của MongoDB, dùng để cập nhật, truy vấn và quản lý dữ liệu.

MongoDB sử dụng các bộ sưu tập để lưu trữ lượng lớn dữ liệu, bao gồm các hàng trong một bảng trong hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ. Các tài liệu được tạo thành từ các khóa, đơn vị dữ liệu cơ bản nhất trong MongoDB.

Người ta có thể thay đổi cấu trúc dữ liệu đã lưu trong tài liệu theo NoSQL MongoDB bằng cách thêm hoặc xóa các trường mới và hiện tại. Các kiểu dữ liệu khác nhau cũng có thể sử dụng với cùng một tài liệu, mang lại cấu trúc linh hoạt cho MongoDB.

MongoDB hoạt động theo hai lớp đó là lớp ứng dụng và lớp dữ liệu. Trong đó:

• Lớp ứng dụng: Là lớp cuối cùng bao gồm frontend và backend. Trong đó, Frontend là nơi người dùng tương tác với cơ sở dữ liệu qua ứng dụng di động hoặc từ website và backend là máy chủ, thực hiện các hoạt động logic, sử dụng các truy vấn để tương tác với MongoDB bằng trình điều khiển.
• Lớp dữ liệu: Lớp này bao gồm máy chủ MongoDB trực tiếp. Khi các truy vấn gửi từ phía sau của lớp ứng dụng, MongoDB nhận các truy vấn này và gửi nó đến công cụ lưu trữ. Đây là phần đọc/ghi dữ liệu vào bộ nhớ.

Tính năng chính của MongoDB

Mô hình hướng tài liệu

MongoDB được thiết kế hướng mô hình tài liệu, cho phép lưu trữ dữ liệu dưới dạng tài liệu được nhóm thành bộ sưu tập. Tài liệu được lưu trữ độc lập, giúp các nhà phát triển tập trung vào một tập dữ liệu mà không cần chia bảng.

Mặt khác, MongoDB cũng sử dụng định dạng BSON (là định dạng JSON được mã hóa nhị phân) để lưu trữ các tài liệu như hình ảnh, video, văn bản. Dễ tương tác bằng trình điều khiển MongoDB dành riêng cho ngôn ngữ lập trình đang dùng.

Sao chép

Tính năng sao chép của MongoDB giúp bạn giảm khả năng lỗi dữ liệu bằng cách sao chép dữ liệu trên nhiều máy chủ. Các máy chủ này được dùng để mở rộng cơ sở dữ liệu, phục hồi dữ liệu và làm bản sao lưu. Trong tệp các bản sao, một máy chủ hoặc nút chính chấp nhận tất cả các ứng dụng ghi đến. Khi bản sao chính bị lỗi, hệ thống sẽ chọn một trong các bản sao thứ cấp lên làm bản sao chính một cách nhanh chóng.

Cân bằng tải

MongoDB được xây dựng để có thể mở rộng theo cả chiều dọc và chiều ngang, nhờ vào các cụm phân mảnh, kiến trúc sư có thể đạt khả năng mở rộng về cả yêu cầu đọc và ghi. Việc cân bằng tải dữ liệu diễn ra tự động và minh bạch với người dùng bởi bộ cân bằng phân mảnh. Có thể sử dụng sao chép để giảm tải cho các máy chủ chính.

Cơ sở dữ liệu không có lược đồ

MongoDB là cơ sở dữ liệu không có lược đồ, nghĩa là nó bao gồm nhiều loại tài liệu khác nhau trong một bộ sưu tập duy nhất. Điều này sẽ đảm bảo dữ liệu tương tự được nhập vào các hàng trong một bảng. Trong MongoDB, một bộ sưu tập có thể chứa các tài liệu có kích thước, số lượng trường và nội dung khác nhau, mang lại sự linh hoạt cho dữ liệu của một lược đồ. Các nhà phát triển hưởng lợi từ sự linh hoạt này. MongoDB cũng cho phép sửa một lược đồ linh hoạt, bạn còn có thể áp dụng các quy tắc xác thực cho các bộ sưu tập khi cần thiết.

Phân mảnh

Phân mảnh là việc chia sẻ dữ liệu lớn và phân tán dữ liệu đó trên nhiều đơn vị. Phân mảnh mang lại lợi ích cho hệ thống khi nó xử lý các truy vấn phức tạp và khó khăn. Tính năng phân mảnh trong MongoDB cũng xác định khả năng mở rộng theo chiều ngang dễ dàng, và hiệu quả. Vì các cụm chỉ lưu trữ một phần dữ liệu trong một bộ sưu tập, khóa phân mảnh xác định sự phân phối của dữ liệu đó.

Lập chỉ mục

Trong MongoDB, tất cả các trường trong một tài liệu đều được lập chỉ mục bằng chỉ mục chính và phụ. Giúp giảm thời gian để tìm kiếm dữ liệu từ cơ sở dữ liệu. MongoDB hỗ trợ một số loại chỉ mục khác nhau như trường đơn, hợp chất, đa khóa (mảng), không gian địa lý, văn bản và băm.

Ưu điểm – hạn chế của MongoDB

Ưu điểm

• Là NoSQL mà nguồn mở miễn phí và dễ bảo trì
• Sử dụng dễ dàng cho các nhà phát triển và có khả năng mở rộng cao
• Hỗ trợ bộ nhớ đệm tích hợp
• Ngôn ngữ truy vấn đơn giản – MQL
• Không có rắc rối về lược đồ
• Thân thiện với người dùng, cung cấp nhiều tính năng hữu ích
• Thường xuyên được cập nhật và thích ứng tốt với các công nghệ mới.
• Di chuyển ứng dụng lên đám mây dễ dàng
• Mã hóa tài liệu ở dạng BSON nhỏ gọn, phân tích cú pháp nhanh chóng hiệu quả
• Cho phép lưu trữ dữ liệu linh hoạt, dễ dàng thay đổi cấu trúc dữ liệu
• Tích hợp tốt với nhiều ngôn ngữ lập trình
• Khả năng xử lý dữ liệu lớn với hiệu suất cao.
• Cộng đồng hỗ trợ mạnh mẽ

Hạn chế

• Hạn chế khi áp dụng trong mô hình giao dịch có yêu cầu độ chính xác cao
• Hạn chế với khả năng xử lý giao thức ACID
• Yêu cầu kiến thức kỹ thuật cao và kinh nghiệm để triển khai và quản lý
• Không phù hợp với các ứng dụng quan hệ phức tạp
• Yêu cầu tài nguyên phần cứng và bộ nhớ để hoạt động hiệu quả
• Việc truy vấn và xử lý dữ liệu có thể phức tạp khi nó cho phép lưu trữ các tài liệu không đồng nhất, cấu trúc khác nhau.
• Chi phí có thể lớn trong tình huống yêu cầu tính khả dụng cao và mở rộng theo chiều ngang, làm tăng chi phí liên quan đến chạy và duy trì cụm, nhất là trong môi trường đám mây.

Ứng dụng của MongoDB

MongoDB được tối ưu hóa để làm việc với các ứng dụng yêu cầu khả năng mở rộng cao, tốc độ truy cập nhanh cùng khả năng xử lý dữ liệu không có cấu trúc hoặc bán cấu trúc. Cụ thể, nó được ứng dụng trong các trường hợp sau:

• Phù hợp sử dụng để lưu trữ dữ liệu phi cấu trúc hoặc bán cấu trúc như Log, Blogs, User,…
• Phù hợp với ứng dụng đòi hỏi khả năng mở rộng linh hoạt. Cho phép phân phối dữ liệu trên nhiều máy chủ để mở rộng quy mô
• Ứng dụng cần xử lý dữ liệu lớn theo thời gian thực
• Ứng dụng web và mobile hiện đại
• Ứng dụng IoT
• Ứng dụng đòi hỏi tính năng nhanh nhẹn

Vậy khi nào nên sử dụng MongoDB? Đó là khi:

• Khi dữ liệu không đồng nhất hoặc thay đổi thường xuyên
• Hiệu suất cao với khối lượng dữ liệu truy vấn lớn
• Cần lưu trữ dữ liệu dạng JSON/BSON
• Cần khả năng mở rộng ngang
• Không yêu cầu các tính năng phức tạp của cơ sở dữ liệu quan hệ
• Bạn đang sử dụng điện toán đám mây

Không nên sử dụng MongoDB khi:

• Dữ liệu yêu cầu tính toàn vẹn cao
• Phân tích dữ liệu phức tạp
• Dữ liệu có cấu trúc cố định, không thay đổi

So sánh MongoDB và RDBMS

Sau đây chúng ta cùng điểm qua một số điểm khác biệt giữa MongoDB và RDBMS nhé!

Lời kết

Trên đây là những chia sẻ về MongoDB – một cơ sở dữ liệu hướng tài liệu được tối ưu hóa để làm việc với các ứng dụng yêu cầu mở rộng cao, tốc độ nhanh và khả năng xử lý dữ liệu không có cấu trúc hoặc bán cấu trúc. Đây là lựa chọn lý tưởng cho các nhà phát triển ứng dụng lưu trữ phi cấu trúc.

Ngoài ra, nếu bạn đang có dự án cần phát triển và cần thuê VPS hoặc thuê Server vật lý để lưu trữ dữ liệu lớn, liên hệ ngay LANIT để được tư vấn và báo giá sớm nhất nhé!