Trong kỷ nguyên dữ liệu lớn, nhu cầu lưu trữ và quản lý thông tin ngày càng tăng cao. Các hệ thống cơ sở dữ liệu truyền thống bắt đầu bộc lộ những hạn chế khi đối mặt với khối lượng dữ liệu khổng lồ và các yêu cầu phức tạp. Chính vì vậy, NoSQL đã ra đời như một giải pháp thay thế linh hoạt và hiệu quả hơn. Cùng Terus tìm hiểu kỹ hơn qua bài viết này!

I. NoSQL là gì?
NoSQL là loại cơ sở dữ liệu không sử dụng ngôn ngữ truy vấn cấu trúc SQL để truy cập dữ liệu cũng như quản lý dữ liệu. Not only SQL được phát triển nhằm xử lý lượng dữ liệu lớn và các dữ liệu không có cấu trúc.
Sự khác nhau lớn nhất giữa SQL và NoSQL là cách chúng lưu trữ và xử lý với dữ liệu:
- SQL: Lưu trữ dữ liệu trong các bảng có cấu trúc rõ ràng, các cột và hàng liên kết chặt chẽ với nhau.
- NoSQL: Sử dụng nhiều mô hình dữ liệu khác nhau như key-value, tài liệu, đồ thị, ...
NoSQL hiện đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, điển hình có thể kể đến như:
- Ứng dụng web: Lưu dữ liệu người dùng, dữ liệu sản phẩm,...
- Mạng xã hội: Lưu thời gian, bạn bè, bài đăng, bình luận, hình ảnh,...
- Thương mại điện tử: Lưu thông tin sản phẩm, giỏ hàng, lịch sử mua hàng,...
- IoT (Internet of Things): Lưu trữ dữ liệu từ các thiết bị IoT.
- Phân tích dữ liệu: Lưu trữ và phân tích các dữ liệu
II. Những lý do nên sử dụng NoSQL
Sử dụng cơ sở dữ liệu NoSQL là lựa chọn lý tưởng, hợp lý trong nhiều ứng dụng hiện đại hiện nay. Việc sử dụng NoSQL đem lại nhiều giá trị, nhiều lợi ích nên được tin tưởng ngày càng nhiều. Trong đó những lý do nên chọn NoSQL phải kể tới chính là:
1. Tính linh hoạt, tùy biến cao

Sơ đồ linh hoạt chính là yếu tố cốt lõi giúp các cơ sở dữ liệu NoSQL vượt trội trong việc xử lý dữ liệu không cấu trúc hoặc cấu trúc bán cấu trúc. Nhờ tính linh hoạt này, NoSQL:
- Phát triển nhanh chóng: Khả năng thích ứng cao giúp NoSQL dễ dàng mở rộng để đáp ứng nhu cầu dữ liệu ngày càng tăng.
- Lặp lại hiệu quả: Mô hình dữ liệu linh hoạt cho phép dễ dàng thay đổi và điều chỉnh cấu trúc dữ liệu mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.
- Xử lý dữ liệu đa dạng: NoSQL xử lý tốt các loại dữ liệu không đồng nhất, từ văn bản, hình ảnh, đến dữ liệu có cấu trúc phức tạp.
2. Có khả năng thay đổi ở quy mô
Với NoSQL bạn hoàn toàn có thể thiết kế hay tinh chình quy mô tùy theo mong muốn của mình nhưng phải chú ý đến phần cứng. Còn lại sẽ không có giới hạn để bạn phát triển hệ thống của mình.
3. Đem tới hiệu năng cao

NoSQL vượt trội về hiệu năng nhờ tối ưu hóa cho từng mô hình dữ liệu cụ thể và các mẫu truy vấn. Điều này giúp NoSQL đạt được hiệu suất cao hơn đáng kể so với các cơ sở dữ liệu quan hệ khi thực hiện các tác vụ tương tự.
4. Thực sự thiết thực
Với NoSQL, bạn có thể tự do thiết kế các API và kiểu dữ liệu phù hợp với từng mô hình dữ liệu cụ thể. Điều này mang đến những lợi ích vượt trội:
- Tính linh hoạt cao: Dễ dàng thích ứng với các cấu trúc dữ liệu phức tạp và thay đổi theo thời gian.
- Hiệu suất tối ưu: Tận dụng tối đa cấu trúc dữ liệu, giúp truy vấn và xử lý dữ liệu nhanh chóng hơn.
- Phù hợp với nhiều ứng dụng: Đáp ứng đa dạng nhu cầu của các ứng dụng hiện đại, từ các ứng dụng web, di động đến các hệ thống phân tích dữ liệu lớn.
III. Ưu - nhược điểm của NoSQL là gì?
Theo thực nghiệm đưa ra thì sự tiện lợi của cơ sở dữ liệu phi quan hệ NoSQL là không thể phủ nhận nhưng cần phải hiểu được rằng nó vẫn có những nhược điểm cụ thể:
Ưu điểm
NoSQL là một lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng hiện đại, đặc biệt là khi bạn đang làm việc với lượng dữ liệu lớn và có cấu trúc phức tạp. Dưới đây là những ưu điểm nổi bật của NoSQL:
- Linh hoạt: NoSQL không bị giới hạn bởi các cấu trúc dữ liệu cố định, cho phép bạn lưu trữ mọi loại dữ liệu, từ văn bản, số, đến các đối tượng phức tạp.
- Mở rộng dễ dàng: Khi lượng dữ liệu tăng lên, bạn có thể dễ dàng mở rộng hệ thống NoSQL mà không gặp quá nhiều khó khăn.
- Hiệu suất cao: NoSQL thường cung cấp tốc độ đọc và ghi dữ liệu nhanh hơn so với các cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống, đáp ứng nhu cầu xử lý dữ liệu lớn.
- Khả năng sẵn sàng cao: Nhờ cơ chế phân tán dữ liệu, NoSQL có thể hoạt động liên tục, ngay cả khi một phần hệ thống gặp sự cố.
Nhược điểm
Mặc dù NoSQL mang đến nhiều ưu điểm, nhưng nó cũng đi kèm với một số hạn chế nhất định mà người dùng cần lưu ý:
- Tính nhất quán: NoSQL thường không đảm bảo tính nhất quán dữ liệu cao như các cơ sở dữ liệu quan hệ. Điều này có nghĩa là dữ liệu có thể không đồng nhất trên các máy chủ khác nhau tại một thời điểm nhất định.
- Độ phức tạp: Việc quản lý và vận hành các hệ thống NoSQL có thể phức tạp hơn so với các cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống. Do không có một mô hình dữ liệu thống nhất, việc quản lý và bảo trì các hệ thống NoSQL đòi hỏi kiến thức chuyên sâu hơn.
- Thiếu tiêu chuẩn: Hiện nay, chưa có một tiêu chuẩn chung nào cho NoSQL, dẫn đến sự khác biệt lớn giữa các hệ thống NoSQL khác nhau. Điều này gây khó khăn cho việc di chuyển dữ liệu giữa các hệ thống và làm tăng chi phí bảo trì.
IV. Khi nào thì nên dùng NoSQL?

Sau khi đã hiểu rõ về NoSQL, chắc hẳn bạn đang băn khoăn liệu có nên áp dụng công nghệ này cho dự án của mình hay không. Câu trả lời sẽ phụ thuộc vào đặc điểm của dữ liệu và yêu cầu của ứng dụng.
NoSQL là lựa chọn phù hợp cho bạn khi:
- Dữ liệu không cấu trúc hoặc cấu trúc linh hoạt: Lưu trữ bài đăng, bình luận, dữ liệu cảm biến, nhật ký, tệp, hình ảnh,...
- Cần hệ thống mở rộng dễ dàng: Đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng có lượng dữ liệu lớn và tăng trưởng nhanh, như thương mại điện tử, truyền thông xã hội, game, phân tích dữ liệu.
- Yêu cầu hiệu suất cao: Phù hợp với các ứng dụng di động, web thời gian thực, phân tích thời gian thực.
- Cần tính sẵn sàng cao: Đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về tính khả dụng của hệ thống, như các ứng dụng tài chính, y tế, chính phủ.
NoSQL không phải lúc nào cũng là giải pháp tối ưu nhất cho dự án của bạn, tùy theo tính chất mỗi dự án mà việc dùng NoSQL hay SQL sẽ phụ thuộc vào đó. Bạn nên cân nhắc tới các yếu tố như: Loại dữ liệu, khối lượng dự tính, tính mở rộng, đội ngũ có đáp ứng kỹ năng yêu cầu không.
V. Tổng hợp các kiểu NoSQL cơ bản
NoSQL thường được biết đến với dạng lưu trữ key-value, nhưng đã có rất nhiều kiểu NoSQL xuất hiện tôi sẽ đưa đến cho bạn ngay sao đây.
1. Column-based NoSQL database

Trong cơ sở dữ liệu NoSQL, dữ liệu được lưu trữ theo cấu trúc cột, mỗi cột sẽ chứa một loại dữ liệu riêng biệt. Các giá trị dữ liệu trong cùng một cột được lưu trữ liên tiếp nhau.
2. Graph-Based NoSQL database
Graph-Based NoSQL database là một loại cơ sở dữ liệu NoSQL, chuyên dùng để lưu trữ và quản lý các dữ liệu có mối quan hệ phức tạp với nhau. Trong đó:
- Thực thể: Mỗi thực thể (ví dụ: người, sản phẩm, địa điểm) được biểu diễn dưới dạng một node.
- Mối quan hệ: Mối liên hệ giữa các thực thể (ví dụ: "biết", "mua", "ở") được biểu diễn dưới dạng cạnh nối giữa các node.
- Mã định danh: Mỗi node và cạnh đều có một mã định danh duy nhất để phân biệt.
Dạng cơ sở dữ liệu này sẽ có bản chất là đa quan hệ giúp truyền tải các thông tin đi nhanh chóng, cập nhật cho toàn bộ data. Kiểu này sẽ thường thấy ở mạng xã hội hay dữ liệu về không gian.
3. Key Value Pair Based NoSQL database
Cơ sở dữ liệu NoSQL kiểu Key-Value Pair lưu trữ dữ liệu dưới dạng các cặp khóa-giá trị, mỗi khóa là duy nhất và liên kết với một giá trị tương ứng.
Cấu trúc đơn giản, dễ hiểu:
- Cặp khóa-giá trị: Mỗi dữ liệu được biểu diễn bởi một cặp khóa-giá trị.
- Khóa duy nhất: Mỗi khóa chỉ xuất hiện một lần, đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.
- Giá trị đa dạng: Giá trị có thể là bất kỳ loại dữ liệu nào như chuỗi, số, JSON, BLOB,...
4. Document-Oriented NoSQL
Đây là một loại NoSQL lưu trữ và truy xuất dữ liệu theo cặp khóa-giá trị, nhưng đặc biệt ở chỗ giá trị được lưu trữ dưới dạng tài liệu. Các tài liệu này có thể có định dạng XML hoặc JSON, mang đến sự linh hoạt cao trong việc cấu trúc dữ liệu.
Với cơ sở dữ liệu NoSQL này, bạn có thể hiểu và truy vấn dữ liệu một cách trực quan, tương tự như cách bạn làm việc với các ứng dụng xử lý dữ liệu trực tuyến (Online Transaction Processing - OLTP).
Trong thời đại số hóa mạnh mẽ, NoSQL đã khẳng định vị thế là giải pháp lưu trữ dữ liệu linh hoạt và hiệu quả. Với khả năng xử lý đa dạng các loại dữ liệu, mở rộng quy mô dễ dàng, NoSQL đáp ứng hoàn hảo nhu cầu của các doanh nghiệp hiện đại.
Phía trên là mọi thông tin liên quan đến NoSQL mà Terus muốn gửi đến cho bạn, nếu có bất kỳ thắc mắc nào bạn có thể liên hệ cho chúng tôi. Cảm ơn bạn đã đọc hết bài viết này của Terus.
VI. Các trường hợp sử dụng NoSQL phổ biến
NoSQL là cơ sở dữ liệu cho phép bạn có thể sử dụng cho bất kỳ ứng dụng có thông lượng cao nào, nhưng có một số trường hợp sử dụng phổ biến mà NoSQL phát huy hiệu quả:
1. Ứng dụng thương mại điện tử
Nền tảng thương mại điện tử lưu trữ và truy cập các tập dữ liệu lớn như danh mục sản phẩm, hồ sơ khách hàng và lịch sử giao dịch. Cơ sở dữ liệu NoSQL có khả năng xử lý khối lượng truy cập lớn, khiến chúng trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các hệ thống quản lý nội dung thương mại điện tử có nhu cầu tăng đột biến.
Dữ liệu bán cấu trúc và dữ liệu phi cấu trúc rất khó quản lý bằng cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống. Nhưng cơ sở dữ liệu NoSQL cung cấp khả năng mở rộng và hiệu suất cần thiết để hỗ trợ các ứng dụng thương mại điện tử có lưu lượng truy cập cao.
Dữ liệu sản phẩm
Trong thương mại điện tử, cơ sở dữ liệu NoSQL lưu trữ dữ liệu sản phẩm, bao gồm mô tả sản phẩm, giá cả, hình ảnh và tình trạng còn hàng, giúp khách hàng dễ dàng tìm kiếm sản phẩm họ cần.
Dữ liệu khách hàng
Cơ sở dữ liệu NoSQL lưu trữ hồ sơ khách hàng, bao gồm tên, địa chỉ, lịch sử mua hàng và sở thích, cho phép các công ty thương mại điện tử xây dựng trải nghiệm cá nhân hóa cho khách hàng của mình thông qua các đề xuất sản phẩm mục tiêu và các ưu đãi được cá nhân hóa.
Báo cáo
Lịch sử giao dịch cung cấp hồ sơ đầy đủ về tất cả các giao dịch đã diễn ra trong ứng dụng thương mại điện tử, đây là dữ liệu có ý nghĩa để báo cáo.
2. Phương tiện truyền thông xã hội
Các nền tảng truyền thông xã hội tạo ra một lượng lớn dữ liệu phi cấu trúc dưới dạng
- bài viết
- bình luận
- thích
- cổ phiếu
- hồ sơ người dùng.
Dữ liệu này rất dễ thay đổi và không thể đoán trước, khiến việc quản lý bằng cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống trở nên khó khăn. Mặt khác, cơ sở dữ liệu NoSQL được thiết kế để xử lý dữ liệu phi cấu trúc và cung cấp khả năng mở rộng và tính linh hoạt cần thiết để hỗ trợ các ứng dụng truyền thông xã hội.
Một trong những lợi thế chính của cơ sở dữ liệu NoSQL là khả năng lưu trữ, xử lý và truy xuất dữ liệu phi cấu trúc ở quy mô lớn, nhanh chóng và hiệu quả.
3. Internet vạn vật (IoT)
Internet vạn vật (IoT) là mạng lưới các thiết bị được kết nối tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ từ các cảm biến, camera và các nguồn khác. IoT được sử dụng trong
- thiết bị gia dụng thông minh
- công nghệ đeo được
- cảm biến cho công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải và bán lẻ
Dữ liệu lớn này thường không có cấu trúc hoặc bán cấu trúc, khiến việc quản lý bằng cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống trở nên khó khăn. Tuy nhiên, cơ sở dữ liệu NoSQL được thiết kế để xử lý khối lượng lớn dữ liệu từ các thiết bị IoT được tạo ra liên tục. Và chúng cung cấp tính linh hoạt để thích ứng với các mô hình dữ liệu đang phát triển.
Với cơ sở dữ liệu NoSQL, các ứng dụng IoT thu thập và phân tích dữ liệu từ hàng triệu thiết bị theo thời gian thực, cung cấp thông tin chi tiết có giá trị về hành vi, hiệu suất và nhu cầu bảo trì của người dùng.
Cơ sở dữ liệu NoSQL cũng có khả năng mở rộng cao, điều này rất cần thiết cho các ứng dụng IoT có thể cần chứa hàng chục nghìn hoặc thậm chí hàng triệu thiết bị. Khi số lượng thiết bị và khối lượng dữ liệu tăng lên, NoSQL DB sẽ mở rộng theo chiều ngang để chứa thêm tải. Khả năng mở rộng này rất quan trọng đối với các ứng dụng IoT cần xử lý lượng dữ liệu lớn một cách nhanh chóng và hiệu quả. Để tìm hiểu thêm về kiến trúc IoT, mô hình dữ liệu và truy vấn, hãy xem trang trường hợp sử dụng IoT chuyên dụng này .
4. Ứng dụng di động
Hàng tỷ người dùng trên toàn thế giới tạo ra lượng dữ liệu khổng lồ bằng các ứng dụng di động, bao gồm hồ sơ người dùng, dữ liệu vị trí và số liệu thống kê sử dụng ứng dụng. Cơ sở dữ liệu NoSQL cung cấp quyền truy cập nhanh chóng và đáng tin cậy vào dữ liệu trên mạng phân tán.
Ưu điểm của cơ sở dữ liệu NoSQL cho các ứng dụng web và di động là khả năng xử lý dữ liệu bán cấu trúc và không cấu trúc như
- chữ
- hình ảnh
- Băng hình
Tính linh hoạt này rất quan trọng đối với các ứng dụng di động cần lưu trữ và xử lý dữ liệu ở nhiều định dạng khác nhau gần như ngay lập tức.
5. Chơi game
Từ dữ liệu người chơi đến trạng thái trò chơi cho đến điểm số cao, cơ sở dữ liệu NoSQL là lựa chọn tuyệt vời cho các công ty trò chơi vì chúng lưu trữ và quản lý khối lượng lớn dữ liệu người chơi cũng như nhu cầu tăng đột biến một cách dễ dàng.
Các công ty trò chơi phải duy trì một lượng lớn dữ liệu người chơi, bao gồm hồ sơ, sở thích, tiến trình và thành tích. Cơ sở dữ liệu NoSQL có thể xử lý dữ liệu này một cách hiệu quả, cho phép các công ty trò chơi truy cập và phân tích dữ liệu người chơi một cách hiệu quả.
Để tìm hiểu thêm về kiến trúc trò chơi và cách Astra DB có thể cung cấp năng lượng cho các ứng dụng trò chơi hàng đầu như trò chơi ESL, hãy truy cập trang trường hợp sử dụng trò chơi của chúng tôi.
6. Phân tích dữ liệu lớn
Phân tích dữ liệu lớn đã trở thành một công cụ quan trọng để các công ty có được thông tin chi tiết từ dữ liệu hoạt động, khách hàng và thị trường của họ. Cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống thường không phù hợp với phân tích dữ liệu lớn vì chúng khó xử lý khối lượng lớn dữ liệu phi cấu trúc.
Cơ sở dữ liệu NoSQL là một lựa chọn tuyệt vời cho phân tích dữ liệu lớn quản lý
- chữ
- dữ liệu cảm biến
- dữ liệu đa phương tiện
Cơ sở dữ liệu NoSQL có thể xử lý tất cả, cung cấp khả năng truy cập nhanh chóng và linh hoạt.
Cơ sở dữ liệu NoSQL mở rộng theo chiều ngang, cho phép các công ty bổ sung thêm sức mạnh tính toán và lưu trữ khi cần. Khả năng mở rộng này có nghĩa là cơ sở dữ liệu NoSQL có thể xử lý ngay cả các tập dữ liệu lớn nhất với các mô hình dữ liệu linh hoạt cần thiết cho phân tích dữ liệu lớn.
Trong cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống, dữ liệu phải được tổ chức thành một cấu trúc cứng nhắc, điều này có thể hạn chế khi xử lý dữ liệu không có cấu trúc. Mặt khác, cơ sở dữ liệu NoSQL có thể xử lý nhiều mô hình dữ liệu khác nhau, bao gồm
- giá trị khóa
- tài liệu
- mô hình đồ thị
Tính linh hoạt này giúp các công ty có thể lưu trữ dữ liệu và phân tích dữ liệu theo cách phù hợp nhất với nhu cầu của mình.
VII. Các trường hợp sử dụng NoSQL trong thế giới thực
Hãy cùng khám phá một số ví dụ thực tế về các công ty sử dụng cơ sở dữ liệu NoSQL và các ứng dụng mà họ sử dụng chúng.
Netflix
Netflix sử dụng cơ sở dữ liệu NoSQL để lưu trữ và quản lý:

- Hồ sơ khách hàng
- Lịch sử xem
- Khuyến nghị nội dung
Với cơ sở dữ liệu NoSQL, Netflix cung cấp khả năng truy cập dữ liệu nhanh chóng và đáng tin cậy trên mạng phân tán.
Uber
Uber sử dụng cơ sở dữ liệu NoSQL để xử lý lượng dữ liệu khổng lồ được tạo ra bởi nền tảng chia sẻ chuyến đi của mình, bao gồm:

- Hồ sơ tài xế và người đi xe
- Lịch sử chuyến đi
- Dữ liệu vị trí thời gian thực
Cơ sở dữ liệu NoSQL cung cấp khả năng mở rộng và tính linh hoạt cần thiết để xử lý khối lượng truy cập lớn và mô hình dữ liệu thay đổi.
Airbnb
Airbnb sử dụng cơ sở dữ liệu NoSQL để lưu trữ và quản lý dữ liệu cho nền tảng đặt phòng của mình, bao gồm:

- Danh sách bất động sản
- Hồ sơ khách
- Lịch sử đặt phòng
Airbnb xử lý khối lượng lớn dữ liệu phi cấu trúc và nhờ cơ sở dữ liệu NoSQL, người thuê nhà có thể tận dụng khả năng truy cập dữ liệu nhanh chóng và đáng tin cậy trên mạng phân tán.
FAQ - Giải đáp thắc mắc về NoSQL
1. Nosql viết tắt của từ gì?
NoSQL là viết tắt của cụm từ Not Only SQL. Tạm dịch sang tiếng Việt, NoSQL có nghĩa là không chỉ SQL.
2. Mongodb là gì?
MongoDB là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu NoSQL (Not Only SQL) mã nguồn mở, được thiết kế để lưu trữ và truy xuất dữ liệu một cách linh hoạt và hiệu quả.
3. Nosql database là gì?
NoSQL (Not Only SQL) là một loại cơ sở dữ liệu không sử dụng ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc SQL (Structured Query Language) để truy cập và quản lý dữ liệu. Thay vào đó, NoSQL sử dụng các mô hình dữ liệu khác nhau như key-value, document, columnar và graph.