Khái niệm Buffer là gì trong khoa học máy tính?

Trong lĩnh vực khoa học máy tính, Buffer là một thuật ngữ vô cùng phổ biến khi bàn về chức năng lưu trữ dữ liệu tạm thời. Vậy Buffer là gì? Vai trò của Buffer ra sao? Tất cả những thắc mắc này sẽ được Tino Group giải đáp ngay bên dưới đây bạn nhé!

Buffer là gì?

Buffer được xem là vùng lưu trữ dữ liệu tạm thời và thường lưu trữ trong bộ nhớ tạm (RAM). Hiện nay, công nghệ này được áp dụng rất nhiều trên các website nghe nhạc, xem phim hay các ứng dụng livestream.

Mục đích của bộ đệm Buffer này nhằm tổ chức và lưu giữ dữ liệu trong một vùng nhớ nào đó cho đến khi dữ liệu này được chuyển sang nơi khác. Thông thường, Buffer sẽ được dùng trong các quá trình input/output mà tốc độ nhận và xuất dữ liệu khác biệt lớn (CPU và máy in).

Ví dụ:

• Thao tác in văn bản: thiết bị CPU có tốc độ cao, trong khi đó máy in là một thiết bị có tốc độ xử lý khá chậm. Khi một người ra lệnh in, dữ liệu in sẽ được đẩy vào vùng Buffer, khác với Cache là vùng này không cần tốc độ cao. Tiếp đó, máy in có thể truy cập vào vùng Buffer đó với tốc độ chậm chạp trong khi CPU đã được giải phóng làm nhiệm vụ khác.
• Thao tác Burn đĩa CD: quá trình này tương tự máy in nhưng điểm đặc biệt là nếu data có kích thước nhỏ, khi được đưa vào vùng Buffer, các data này sẽ gom lại thành từng block có kích thước bằng kích thước của block đó.

Tạo sao cần sử dụng Buffer?

Để ứng dụng Buffer vào xem video, nghe nhạc trực tuyến, để trình duyệt tải dữ liệu này, bạn có thể dùng 2 cách sau:

• Cách 1: Bạn có thể tải hết toàn bộ dữ liệu của video, sau đó nhạc mới chạy
• Cách 2: Bạn thực hiện tải từng phần nhỏ của video, nhạc và chạy nội dung từng phần mỗi khi dữ liệu được tải về máy. Khi đó, bạn có thể hiểu là data của toàn bộ video hay nhạc sẽ được chia nhỏ rồi tải về, lưu trong bộ nhớ tạm trình duyệt. Lúc này, player của trình duyệt bắt đầu lấy dữ liệu đã tải này để xử lý âm thanh, hình ảnh và phát cho bạn xem. Dữ liệu tải đến đâu sẽ được phát đến đó. Trường hợp bạn xem nhanh quá thì phải chờ dữ liệu được tải thêm cho đến khi hoàn thành.

Ở cách tải thứ hai, từng phần dữ liệu video, nhạc được chia nhỏ tải về máy được gọi là Buffer. Vậy tại sao nên sử dụng Buffer?

Xem xét cụ thể trường hợp trên đây, chúng ta có thể nhận thấy như sau:

• Dùng cách 1: để tải video của trình duyệt sẽ khiến người dùng phải chờ đợi một khoảng thời gian trước khi dữ liệu của toàn bộ video được tải về toàn bộ. Nếu trường hợp dung lượng video có kích cỡ quá lớn thì cách này sẽ “ngốn” một lượng thời gian rất dài của bạn thì mới có thể bắt đầu xem video. Thông thường, cách xem này thường áp dụng khi công nghệ chưa phát triển.
• Đối với cách 2: khá tiện ích, người dùng vừa có thể xem ngay nội dung video khi chia nhỏ dữ liệu của video (Buffer) được tải xuống máy vừa không mất nhiều thời gian chờ đợi. Trường hợp này tốc độ xem video của người dùng sẽ nhanh chóng, liên tục mà không bị giật. Đó là lý do bạn không nên bỏ lỡ việc ứng dụng Buffer khi cần lưu trữ dữ liệu trong thời gian ngắn.

Bật mí những điều có thể bạn chưa biết về Buffer

So sánh Buffer và Cache

Buffer (vùng đệm) và Cache (bộ nhớ đệm) đều là nơi tạm thời cho dữ liệu. Tuy nhiên, mục đích chính của vùng đệm Buffer là để hấp thụ các nhu cầu cao (Demand Spikes). Thông thường, Buffer được sử dụng chủ yếu để giảm thời gian chờ giữa việc nhận và xử lý dữ liệu bởi một thiết bị nào đó, data sẽ được băm nhỏ, tải đến đâu xử lý đến đó.

Còn Cache là kỹ thuật lưu lại nhưng dữ liệu đã được xử lý vào một bộ nhớ tạm. Tốc độ của bộ nhớ này sẽ có tốc độ truy xuất nhanh (RAM hoặc local Storage của Client). Những lần sau, khi bạn cần dùng thông tin thì chỉ cần truy xuất ngay từ bộ nhớ tạm mà không cần phải làm thêm gì. Cache được sử dụng trên nguyên tắc cùng một dữ liệu sẽ được truy cập nhiều lần. Chính vì thế, data được lưu trữ trong cache sẽ làm giảm phần lớn thời gian truy cập, người dùng không phải tải lại dữ liệu một lần nữa,

Buffer Overflow là gì?

Buffer Overflow hay còn gọi là lỗi tràn bộ đệm. Tình trạng này xảy ra khi bộ nhớ bị ghi đè nhiều lần trên ngăn xếp. Người dùng thường xuyên gửi một lượng lớn dữ liệu lớn tới Server ứng dụng, điều này làm cho dữ liệu bắt buộc phải đè lên các vị trí bộ nhớ liền kề đó. Đây là một lỗi lập trình thường xuyên xảy ra, nó có thể gây ra một ngoại lệ truy nhập bộ nhớ máy tính và chương trình bị kết thúc. Một số trường hợp người dùng cố tình phá hỏng và tận dụng lỗ hổng này để phá vỡ mạch an ninh của hệ thống.

Những biện pháp phòng chống lỗi Buffer Overflow

• Chỉn chu khi lựa chọn ngôn ngữ lập trình: ngôn ngữ lập trình đóng vai trò vô cùng quan trọng và ảnh hưởng lớn trong việc phát sinh. Nếu bạn lựa chọn không đúng ngôn ngữ lập trình thì nguy cơ lỗi tràn bộ đệm xảy ra rất cao.
• Bạn nên sử dụng các thư viện an toàn: thực viện được viết tốt, được test thử với các dạng dữ liệu trừu tượng mà các thư viện này tự động quản lý bộ nhớ.
• Xác nhận đầu vào chất lượng: Để hạn chế nhất việc phát sinh lỗi Buffer Overflow, chương trình cần đảm bảo diễn ra việc xác nhận đầu vào. Khi có bất kỳ một Field, Form đăng ký, các phương pháp khác yêu cầu nhập đầu vào thì đều mang những nguy cơ tiềm ẩn về lỗ hổng của việc tấn công. Hơn nữa, không chỉ là những yếu tố như HTTP header, field, giao diện XML mà tất cả các giá trị input ở bất kỳ khu vực nào của ứng dụng phần mềm cũng cần được kiểm tra kỹ lưỡng.

Trên đây là những chia sẻ tổng quan về Buffer là gì cũng như các khía cạnh khác của Buffer trong khoa học máy tính. Hy vọng những kiến thức này sẽ hữu ích, giúp bạn hiểu rõ hơn về vùng lưu trữ dữ liệu tạm thời để ứng dụng tốt nhất.

Chúc các bạn thành công!

FAQs về Buffer