MongoDB là gì?

MongoDB là một phần mềm mã nguồn mở dùng để quản trị cơ sở dữ liệu NoSQL.

NoSQL (Not only SQL) được sử dụng thay thế cho cơ sở dữ liệu quan hệ (Relational Database – RDB) truyền thống. Cơ sở dữ liệu NoSQL khá hữu ích trong khi làm việc với các tập dữ liệu phân tán lớn. MongoDB là một công cụ có thể quản lý thông tin hướng document cũng như lưu trữ hoặc truy xuất thông tin.Trong khi đó, ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (SQL) là ngôn ngữ lập trình được tiêu chuẩn hóa, dùng để quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ. Dữ liệu được chuẩn hóa SQL dưới dạng schema và table và mọi table đều có cấu trúc cố định.

Công dụng của MongoDB

MongoDB giúp các tổ chức lưu trữ lượng lớn dữ liệu trong khi vẫn hoạt động nhanh chóng. Ngoài lưu trữ dữ liệu, MongoDB còn được sử dụng trong các trường hợp sau:

• Tích hợp một lượng lớn dữ liệu đa dạng
• Mô tả các cấu trúc dữ liệu phức tạp, biến hoá
• Cung cấp dữ liệu cho các ứng dụng hiệu suất cao
• Hỗ trợ các ứng dụng đám mây và đa đám mây

Các thuật ngữ MongoDB thường dùng

_id

_id là một trường bắt buộc trong mọi document của MongoDB. _id được sử dụng để đại diện cho tính duy nhất của một document trong một collection. Trường _id hoạt động giống như khóa chính (primary key) của document.

_id là một số thập lục phân 12 byte đảm bảo tính duy nhất của mọi document. Bạn có thể cung cấp _id trong khi chèn document. Trong 12 byte này:

• 4 byte đầu tiên đại diện cho thời điểm hiện tại (dựa trên hệ giây của Unix Epoch);
• 3 byte tiếp theo cho id máy;
• 2 byte tiếp theo cho process id của máy chủ MongoDB;
• 3 byte cuối cùng là giá trị gia tăng đơn giản.

Document

Document là đơn vị lưu trữ dữ liệu cơ bản trong cơ sở dữ liệu MongoDB. Document mang vai trò tương tự như row trong các hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống.

Document là một cách để sắp xếp và lưu trữ dữ liệu dưới dạng một tập hợp các cặp field-value. Document trong MongoDB không cần phải có cùng một bộ field hoặc cấu trúc với các document khác trong cùng một collection.

Đồng thời, các field chung trong document của một collection có thể chứa các loại dữ liệu khác nhau.

Collection

Collection là một tập hợp các document MongoDB. Collection tương tự như table trong hệ thống cơ sở dữ liệu quan hệ. Các collection có tính chất schema less, do đó các document trong cùng một collection có thể có các trường khác nhau.

Thông thường, một collection chứa các document có mục đích tương tự hoặc liên quan với nhau.

Database

Trong MongoDB, database là một container vật lý chứa tập hợp các collection. Một database có thể chứa 0 collection hoặc nhiều collection.

Một phiên bản máy chủ MongoDB có thể lưu trữ nhiều database và không có giới hạn về số lượng database có thể được lưu trữ trên một phiên bản, nhưng giới hạn ở không gian bộ nhớ ảo có thể được phân bổ bởi hệ điều hành.

Mối tương quan giữa thuật ngữ MongoDB và RDBMS

MongoDB hoạt động như thế nào?

MongoDB lưu trữ dữ liệu như thế nào?

Như chúng ta biết rằng MongoDB là một máy chủ cơ sở dữ liệu và dữ liệu được lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu này. Hay nói cách khác, môi trường MongoDB cung cấp cho bạn một máy chủ mà bạn có thể khởi động và sau đó tạo nhiều cơ sở dữ liệu trên đó bằng MongoDB.

Nhờ vào cơ sở dữ liệu NoSQL, dữ liệu được lưu trữ dưới dạng collection và document. Do đó, cơ sở dữ liệu, collection và document có mối liên hệ với nhau như hình dưới đây:

Trong máy chủ MongoDB, bạn có thể tạo nhiều cơ sở dữ liệu và nhiều collection.

Cách cơ sở dữ liệu MongoDB chứa các collection cũng giống như cách cơ sở dữ liệu MySQL chứa các table.

Bên trong collection, chúng ta có document. Các document này chứa dữ liệu mà bạn muốn lưu trữ trong cơ sở dữ liệu MongoDB và một collection có thể chứa nhiều document. Đồng thời, với tính chất schema-less (không cần một cấu trúc lưu trữ dữ liệu), document này không nhất thiết phải giống với document khác.

Các document được tạo bằng cách sử dụng các field (trường). Các field là các cặp khóa-giá trị trong document, giống như các column trong cơ sở dữ liệu quan hệ. Giá trị của các field có thể là bất kỳ loại dữ liệu BSON nào như double, string, boolean, v.v.

MongoDB lưu trữ dữ liệu ở định dạng BSON document. Ở đây, BSON là đại diện cho định dạng mã hoá nhị phân của các tài liệu JSON (chữ B trong BSON là viết tắt của Binary). Hay nói cách khác, trong phần backend, máy chủ MongoDB chuyển đổi dữ liệu JSON thành dạng nhị phân, được gọi là BSON, và BSON này có thể được lưu trữ và truy vấn hiệu quả hơn.

Kích thước tối đa của BSON document là 16 MB.

Trong MongoDB document, bạn được phép lưu trữ dữ liệu lồng nhau. Việc lồng dữ liệu này cho phép bạn tạo các mối quan hệ phức tạp giữa dữ liệu và lưu trữ chúng trong cùng một document, giúp cho quá trình làm việc và tìm nạp dữ liệu hiệu quả hơn so với SQL.

MongoDB hoạt động như thế nào?

MongoDB hoạt động với hai layer:

• Layer Ứng dụng
• Layer Dữ liệu

• Giao diện người dùng là nơi người dùng sử dụng MongoDB với sự trợ giúp của Web hoặc Di động. Web và thiết bị di động này bao gồm các trang web, ứng dụng di động, ứng dụng mặc định của Android, ứng dụng iOS, v.v.
• Phần back-end chứa một máy chủ được sử dụng để thực hiện logic phía máy chủ và cũng chứa trình điều khiển hoặc MongoDB shell để tương tác với máy chủ MongoDB với sự trợ giúp của truy vấn.

Các truy vấn này được gửi đến máy chủ MongoDB thuộc Layer Dữ liệu. Bây giờ, máy chủ MongoDB nhận các truy vấn và chuyển các truy vấn đã nhận tới công cụ lưu trữ vì bản thân máy chủ MongoDB không trực tiếp đọc hoặc ghi dữ liệu vào tệp hoặc đĩa hoặc bộ nhớ.

Sau khi chuyển các truy vấn nhận được tới bộ máy lưu trữ, bộ máy lưu trữ chịu trách nhiệm đọc hoặc ghi dữ liệu trong tệp hoặc bộ nhớ.

Ưu điểm và khuyết điểm của MongoDB

Ưu điểm MongoDB

MongoDB mang đến cho người sử dụng một số ưu điểm:

• Không schema: Giống như các cơ sở dữ liệu NoSQL khác, MongoDB không yêu cầu các schema được xác định trước.
• MongoDB lưu trữ bất kỳ loại dữ liệu nào: Điều này cho phép người dùng linh hoạt tạo số lượng trường trong document theo nhu cầu, và giúp việc mở rộng cơ sở dữ liệu MongoDB trở nên dễ dàng hơn so với cơ sở dữ liệu quan hệ truyền thống.
• Hướng document: Một trong những ưu điểm của việc sử dụng document là các đối tượng này ánh xạ tới các kiểu dữ liệu gốc trong một số ngôn ngữ lập trình. Việc có các document được nhúng cũng làm giảm nhu cầu kết nối cơ sở dữ liệu, điều này có thể làm giảm chi phí.
• Khả năng mở rộng: Kiến trúc mở rộng theo chiều ngang của MongoDB giúp bạn tạo ra một ứng dụng có thể xử lý được lưu lượng truy cập tăng đột biến khi doanh nghiệp của bạn phát triển. Ngoài ra, việc phân chia dữ liệu (sharding) cho phép cơ sở dữ liệu phân phối dữ liệu trên một cụm máy. MongoDB cũng hỗ trợ tạo vùng dữ liệu dựa trên shard key.
• Hỗ trợ bên thứ ba: MongoDB hỗ trợ một số công cụ lưu trữ và cung cấp API công cụ lưu trữ có thể cắm được (pluggable storage engine API) cho phép các bên thứ ba phát triển công cụ lưu trữ dữ liệu riêng.
• Linh hoạt lưu trữ tệp dung lượng lớn: MongoDB phát triển hệ thống tệp riêng GridFS, gần giống với hệ thống tệp phân tán Hadoop. Việc sử dụng hệ thống tệp nhằm để lưu trữ các tệp vượt qua kích thước giới hạn của BSON (16 MB cho mỗi document).

Mặc dù MongoDB mang lại nhiều giá trị lớn, công cụ này vẫn có một số nhược điểm:

• Tính liên tục: Với chiến lược chuyển đổi dự phòng tự động, người dùng chỉ có thể thiết lập một node master trong cụm MongoDB. Nếu node master bị lỗi, một node khác sẽ tự động chuyển đổi thành master mới. Quá trình chuyển đổi này đảm bảo tính liên tục, nhưng không diễn ra tức thời mà có thể mất tới một phút.
• Giới hạn ghi: Node master duy nhất của MongoDB cũng làm giới hạn lại tốc độ ghi dữ liệu vào cơ sở dữ liệu. Việc ghi dữ liệu phải được ghi trên node master và việc ghi thông tin mới vào cơ sở dữ liệu bị giới hạn bởi khả năng của node master đó.
• Tính nhất quán của dữ liệu: MongoDB không cung cấp tính toàn vẹn tham chiếu đầy đủ thông qua việc sử dụng các ràng buộc khóa ngoại (foreign-key), điều này có thể ảnh hưởng đến tính nhất quán của dữ liệu.
• Bảo mật: Tính năng xác thực người dùng không được mặc định bật trong cơ sở dữ liệu MongoDB. Để bảo mật hệ thống trước các cuộc tấn công của tin tặc, bạn có thể thủ công thiết lập các cài đặt chặn những kết nối lạ và không an toàn.

Firebase ra đời dưới dạng Backend-as-a-Service với chức năng thời gian thực. Sau khi được Google mua lại vào năm 2014 thì Firebase nhanh chóng phát triển thành nền tảng phát triển ứng dụng đa năng của di động và website như ngày nay. Nền tảng này là sự kết hợp giữa cloud với hệ thống máy chủ của Google để tập trung chính cho 2 đối tượng là:

• Develop & test your app: phát triển và thử nghiệm các ứng dụng được thiết kế.
• Grow & engage your audience: phân tích dữ liệu và tối ưu hóa trải nghiệm với người dùng.

Những service nổi bật

Firebase là một nền tảng đa năng, nó cung cấp rất nhiều dịch vụ khác nhau cho người dùng. Thế nhưng khi nhắc đến nền tảng này thì người ta vẫn nghĩ ngay đến một số dịch vụ nổi bật như:

Real-time Database

Dịch vụ Realtime database cho phép người dùng lưu trữ và đồng bộ dữ liệu theo thời gian thực. Dịch vụ này được lưu trữ trực tiếp trên iCloud. Trong trường hợp thiết bị của bạn ngoại tuyến thì chúng sẽ sử dụng tới bộ nhớ của thiết bị và tự động đồng bộ lên server khi thiết bị online. Do đó bạn hoàn toàn có thể yên tâm về độ tương tác.

Authentication

Dịch vụ Authentication cung cấp cho ứng dụng của bạn một số phương pháp xác thực thông qua email, mật khẩu, số điện thoải, tài khoản Google, tài khoản Facebook… Với tính năng này, người dùng sẽ dễ dàng xây dựng login mà không cần sử dụng dữ liệu đăng ký riêng. Vô cùng tiện lợi và nhanh chóng phải không nào?

Firebase cloud messaging

Firebase được xây dựng với tính năng nguyên thủy là trò chuyện. Bởi thế Firebase cloud messaging (FCM) là tính năng cơ bản nhất của nền tảng này, nó cho phép người dùng xây dựng ứng dụng chat và đẩy thông báo tới nhiều thiết bị khác nhau như web, Android, iOS… Điểm nổi bật của dịch vụ này là hầu như không có bất kỳ mã hóa nào liên quan! FCM được tích hợp hoàn toàn với Firebase Analytics, mang đến cho bạn sự tương tác chi tiết (detailed engagement) và theo dõi chuyển đổi (conversion tracking) trong quá trình sử dụng.

Hơn thế, dịch vụ FCM còn giúp bạn tùy chọn thời điểm gửi tin là ngay lập tức hoặc vào thời điểm tương lai theo múi giờ địa phương của người dùng. Và còn rất nhiều tùy chỉnh thú vị khác đang chờ bạn khám phá nữa đấy.

4. Firebase database query

Một trong những dịch vụ nổi bật của Firebase chính là nó có thể giúp bạn đơn giản hóa quá trình lấy dữ liệu thay vì phải thông qua các câu lệnh SQL phức tạp. Tuy nhiên việc thiết lập ngôn ngữ truy vấn tại Firebase khá khó khăn, để làm được nó thì bạn cần xây dựng một database thật chính xác nhé.

Remote Config

Remote Config giúp bạn làm 2 nhiệm vụ cơ bản là:

• Cập nhật các ứng dụng một cách nhanh chóng và dễ dàng mà không cần xuất bản bản dựng mới lên app/play store.
• Bạn có thể dễ dàng cài đặt phân đoạn hoạt động trong ứng dụng dựa trên yêu cầu thiết bị hoặc người dùng đang sử dụng nó.

So sánh MongoDB và Firebase