Buffer là gì?

Buffer còn được gọi là buffer memory, là một phần của bộ nhớ (memory) máy tính được dành làm nơi lưu giữ tạm thời cho dữ liệu được gửi đến hoặc nhận từ một thiết bị bên ngoài (external device) chẳng hạn như ổ đĩa cứng (HDD), bàn phím (keyboard) hoặc máy in (printer).

Ý nghĩa ban đầu của buffer là một thiết bị giống như đệm để giảm chấn động từ sự tiếp xúc của hai vật thể. Buffer trong hệ thống máy tính thường nằm giữa hai thiết bị có tốc độ xử lý dữ liệu khác nhau Nó tương tự như một hồ chứa, chứa nước ở thượng nguồn và sau đó xả nước ra với tốc độ được kiểm soát nhằm ngăn dòng sông hạ lưu tràn bờ. Tương tự như vậy, một bộ đệm trong máy tính đảm bảo rằng dữ liệu có một nơi nào đó để đi, tức là vào buffer tạm thời cho đến khi đích cuối cùng của nó trở nên khả dụng.

Buffer có một số ứng dụng trong máy tính. Ví dụ: CPU có tốc độ cao hơn nhiều so với HDD và do đó dữ liệu sẽ được CPU sử dụng trước tiên được sao chép từ HDD vào buffer trong khi CPU đang thực hiện các tác vụ khác để CPU sử dụng ở tốc độ cao, tức là không lãng phí thời gian chờ đợi dữ liệu của CPU.

Hầu hết các trình soạn thảo văn bản (text editor) đều lưu trữ tập tin đang được viết hoặc chỉnh sửa trong buffer. Văn bản được chuyển vào ổ cứng khi nó được lưu, tức là dữ liệu từ buffer được sao chép qua tâp tin gốc trên ổ cứng, do đó thay thế nó. Bởi vì ban đầu các thay đổi được lưu trữ trong buffer, tất cả chúng sẽ bị mất nếu máy tính gặp sự cố trong phiên chỉnh sửa. Vì vậy, bạn nên thường xuyên lưu các tập tin đang được làm việc.

Kích thước của bộ nhớ chính (main memory) trên các máy chủ (server) đã tăng lên rất nhiều trong những năm qua và nhiều cơ sở dữ liệu (databases) cỡ trung bình không thể nằm gọn trong bộ nhớ. Tuy nhiên, một máy chủ có nhiều nhu cầu về bộ nhớ của nó và dung lượng bộ nhớ mà nó có thể cung cấp cho cơ sở dữ liệu có thể nhỏ hơn nhiều so với kích thước cơ sở dữ liệu ngay cả đối với cơ sở dữ liệu cỡ trung bình. Và nhiều cơ sở dữ liệu lớn lớn hơn nhiều so với bộ nhớ khả dụng (available memory) trên các máy chủ.

Vì vậy, ngay cả ngày nay, dữ liệu cơ sở dữ liệu chủ yếu nằm trên đĩa (disk) trong hầu hết các cơ sở dữ liệu, và chúng phải được đưa vào bộ nhớ để đọc hoặc cập nhật; các khối dữ liệu (data block) cập nhật phải được ghi lại vào đĩa sau đó.

Vì truy cập dữ liệu từ đĩa chậm hơn nhiều so với truy cập dữ liệu trong bộ nhớ, mục tiêu chính của hệ cơ sở dữ liệu (database system) là giảm thiểu số lần truyền khối (block) giữa đĩa và bộ nhớ. Một cách để giảm số lần truy cập đĩa là giữ càng nhiều khối trong bộ nhớ chính càng tốt. Mục đích là để tối đa hóa cơ hội khi một khối được truy cập, nó đã nằm trong bộ nhớ chính và do đó không cần truy cập đĩa.

Vì không thể giữ tất cả các khối trong bộ nhớ chính, chúng ta cần quản lý việc phân bổ (allocation) không gian (space) khả dụng trong bộ nhớ chính để lưu trữ các khối. Buffer là một phần của bộ nhớ chính khả dụng để lưu trữ các bản sao khối của đĩa. Luôn có một bản sao được giữ trên đĩa của mỗi khối, nhưng bản sao trên đĩa có thể là phiên bản của khối cũ hơn phiên bản trong buffer.