Cơ sở dữ liệu và mạng máy tính

DBMS là middleware quản lý dữ liệu tập trung, đảm nhiệm điều khiển việc sử dụng đồng thời từ nhiều người dùng và chương trình, duy trì tính nhất quán, quản lý xác thực và quyền truy cập. Soạn thảo văn bản là phần mềm ứng dụng, lựa chọn đường đi là router, nén hình ảnh là phần mềm xử lý ảnh; đều không phải mô tả về DBMS.

NoSQL là tên gọi chung của các cơ sở dữ liệu không dựa trên mô hình quan hệ (RDB), có nhiều dạng như key-value, document, phần lớn phù hợp xử lý phân tán dữ liệu lớn. Cơ sở dữ liệu dạng bảng dựa trên mô hình quan hệ là mô tả về RDB; HDB là phân loại khác — kiểu phân cấp. Mô tả chỉ dùng được SQL cũng sai.

Schema khái niệm là tầng định nghĩa cấu trúc logic của toàn bộ cơ sở dữ liệu. Schema ngoài định nghĩa các view nhìn thấy từ người dùng và chương trình, schema trong định nghĩa cách lưu trữ vật lý trên thiết bị lưu trữ. Không có tầng gọi là schema vật lý trong thuật ngữ kiến trúc ba tầng. Chia ba tầng giúp nâng cao tính độc lập của dữ liệu.

Sơ đồ E-R biểu diễn thực thể (entity) và thuộc tính của nó, mối quan hệ giữa các thực thể (relationship), và quan hệ tương ứng như 1-nhiều (cardinality); được dùng trong thiết kế khái niệm cơ sở dữ liệu. Biểu diễn trình tự xử lý là lưu đồ (flowchart), biểu diễn cấu hình thiết bị là sơ đồ cấu trúc mạng, biểu diễn vào ra của phép toán logic là bảng chân trị.

Khóa chính là cột (hoặc tổ hợp cột) để nhận diện duy nhất một hàng trong bảng; không cho phép trùng giá trị lẫn NULL. Do đó các mô tả cho phép trùng lặp hay NULL đều sai. Tham chiếu khóa chính của bảng khác là vai trò của khóa ngoại, phân biệt với khóa chính. ID người bệnh trong bảng người bệnh là ví dụ điển hình của khóa chính.

Khóa ngoại là cột tham chiếu khóa chính của bảng khác; nhờ ràng buộc toàn vẹn tham chiếu — không được mang giá trị không tồn tại ở bảng đích — nó giữ tính nhất quán giữa các bảng. Nhận diện duy nhất hàng là khóa chính, tăng tốc tìm kiếm là chỉ mục (index), cấm trùng giá trị là ràng buộc duy nhất (unique); đều không phải mô tả về khóa ngoại.

Chuẩn hóa nhằm chia bảng sao cho loại bỏ được trùng lặp dữ liệu, ngăn mâu thuẫn (mất nhất quán) khi cập nhật. Do bảng bị chia nhỏ, cần phép nối (join) nên tìm kiếm có khi còn chậm hơn; mô tả mục đích là tăng tốc tìm kiếm là sai. Mã hóa hay rút ngắn thời gian sao lưu là các kỹ thuật khác với chuẩn hóa.

Dạng chuẩn 1 là dạng đã loại bỏ các mục lặp — tình trạng một trường chứa nhiều giá trị. Tách phụ thuộc vào một phần khóa chính (phụ thuộc hàm bộ phận) là thao tác đưa về dạng chuẩn 2; tách phụ thuộc qua cột không phải khóa (phụ thuộc hàm bắc cầu) là đưa về dạng chuẩn 3; gắn chỉ mục không liên quan đến chuẩn hóa.

Điều kiện của mệnh đề WHERE "tuổi >= 65" được thỏa bởi 3 hàng: Satō (72), Takahashi (65), Tanaka (80); COUNT(*) trả về số hàng thỏa điều kiện nên kết quả là 3. Chú ý Takahashi đúng 65 tuổi cũng nằm trong ">=". 2 là giá trị khi bỏ sót Takahashi, 4 là khi tính nhầm cả Suzuki (45).

Mệnh đề GROUP BY gom các hàng theo từng giá trị của cột khoa khám, nên kết quả có số hàng bằng số loại khoa khám. Các khoa trong bảng gồm 3 loại: nội khoa, ngoại khoa, nhãn khoa, nên kết quả là 3 hàng (nội khoa 3 lượt, ngoại khoa 2 lượt, nhãn khoa 1 lượt). 6 là số hàng gốc khi không GROUP BY; câu hỏi kiểm tra tác dụng của việc gom nhóm.

INNER JOIN chỉ trả về các cặp hàng khớp điều kiện nối (ID người bệnh). Cả 3 hàng của bảng Kê đơn đều có hàng tương ứng trong bảng Người bệnh (P001 có 1 đơn, P003 có 2 đơn), nên kết quả là 3 hàng. Suzuki (P002) không có đơn nên không xuất hiện. 2 là giá trị khi đếm nhầm 2 đơn của Takahashi thành 1; 5 là do nhầm lẫn với tổng số hàng đơn thuần.

ORDER BY tuổi DESC là chỉ định sắp xếp theo tuổi giảm dần (lớn trước), nên người cao tuổi nhất Takahashi (80) đứng đầu. Satō (72) đứng thứ hai. Nếu nhầm với tăng dần (ASC) sẽ chọn nhầm người trẻ nhất Suzuki (45). Cần nhớ chắc: DESC là giảm dần, ASC là tăng dần.

Chọn (selection) là phép toán quan hệ lấy ra các hàng thỏa điều kiện; trong SQL ứng với mệnh đề WHERE. Chiếu là thao tác lấy ra các cột nhất định (chỉ định cột trong SELECT), nối là thao tác kết các bảng bằng cột chung (JOIN). Hợp là phép toán tập hợp gộp các hàng của 2 bảng, khác với việc lọc hàng của phép toán quan hệ.

Tính nguyên tử (tính không thể phân chia) là tính chất mà xử lý của giao dịch hoặc được thực hiện toàn bộ hoặc hoàn toàn không, không cho phép trạng thái dở dang nửa chừng. Tính nhất quán là việc giữ được tính toàn vẹn, tính bền vững là kết quả đã hoàn tất không bị mất, tính cô lập là không chịu ảnh hưởng của các giao dịch khác.

Deadlock là trạng thái hai giao dịch dừng lại vì chờ nhau giải phóng khóa trên tài nguyên mà đối phương đã chiếm giữ; được giải quyết bằng cách cưỡng chế rollback một bên. Livelock là trạng thái xử lý cứ nhường nhau lặp lại mà không tiến triển, roll forward là xử lý phục hồi sự cố, checkpoint là điểm khởi đầu của việc phục hồi; đều khác.

Rollback là xử lý hủy các cập nhật của giao dịch kết thúc bất thường bằng thông tin trước cập nhật trong log, đưa về trạng thái trước khi bắt đầu. Commit là xử lý chốt cập nhật khi kết thúc bình thường, roll forward là xử lý làm lại cập nhật đến ngay trước sự cố bằng bản sao lưu và log khi sự cố phương tiện lưu trữ, khóa 2 pha là phương thức điều khiển loại trừ.

Roll forward là xử lý khôi phục trạng thái tại thời điểm sao lưu, rồi áp dụng lần lượt các thông tin sau cập nhật ghi trong file log để phục hồi đến trạng thái ngay trước sự cố. Rollback là xử lý ngược hướng — hủy cập nhật để quay lại; commit là chốt cập nhật; deadlock là trạng thái chờ khóa lẫn nhau; đều không phải xử lý phục hồi từ sự cố phương tiện lưu trữ.

ETL là chữ đầu của Extract (trích xuất) - Transform (biến đổi) - Load (nạp), chỉ chuỗi xử lý đưa dữ liệu của hệ thống nghiệp vụ vào DWH phục vụ phân tích. OLAP là xử lý tổng hợp - phân tích đa chiều dữ liệu đã tích lũy, data cleansing là xử lý chỉnh sửa lỗi và cách viết không thống nhất, dashboard là màn hình trực quan hóa của công cụ BI; chuỗi thao tác cho đến khâu nạp là ETL.

Tầng mạng là tầng thực hiện lựa chọn đường đi (routing) đến đích bằng địa chỉ IP; IP là giao thức tiêu biểu, router là thiết bị tiêu biểu. Truyền khung là tầng 2 - tầng liên kết dữ liệu, chuyển đổi định dạng biểu diễn dữ liệu là tầng 6 - tầng trình diễn, chuyển thành tín hiệu là vai trò của tầng 1 - tầng vật lý.

TCP là giao thức tầng giao vận kiểu hướng kết nối, đạt truyền thông tin cậy cao nhờ xác nhận đến đích và điều khiển truyền lại. UDP là kiểu không kết nối, không xác nhận hay truyền lại nhưng nhẹ, phù hợp truyền thông thời gian thực như âm thanh, hình ảnh. Mô tả TCP thuộc tầng vật lý và UDP có điều khiển truyền lại đều sai.

Địa chỉ MAC là địa chỉ vật lý 48 bit gán cho giao diện mạng, dùng để nhận diện thiết bị trong Ethernet và Wi-Fi. Thứ DHCP cấp phát là các cấu hình như địa chỉ IP; địa chỉ logic 32 bit là địa chỉ IPv4; thứ tìm được từ tên miền cũng là địa chỉ IP (phân giải tên bằng DNS); đều không phải mô tả về địa chỉ MAC.

/26 ứng với subnet mask 255.255.255.192, octet thứ 4 chia thành các khoảng cách nhau 64 (0, 64, 128, 192). 130 nằm trong khoảng từ 128 đến dưới 192, nên địa chỉ mạng là 192.168.10.128. Đổi 130 sang nhị phân được 10000010; giữ 2 bit cao và đưa 6 bit phần host về 0 được 10000000 = 128, cũng xác nhận được kết quả.

Với /28, phần host có 32 − 28 = 4 bit, nên có 2 mũ 4 = 16 địa chỉ. Trong đó địa chỉ mạng (phần host toàn 0) và địa chỉ broadcast (phần host toàn 1) không gán được, nên 16 − 2 = 14 địa chỉ dùng được cho host. 16 là giá trị quên trừ 2; 30 là giá trị của trường hợp /27.

Với mask 255.255.255.224 (/27), octet thứ 4 chia thành các khoảng cách nhau 32; 66 thuộc khoảng 64-95 (địa chỉ mạng 192.168.1.64). 70 nằm trong cùng khoảng 64-95 nên cùng subnet. 60 thuộc khoảng 32-63, 100 thuộc 96-127, 130 thuộc 128-159; đều thuộc subnet khác.

Địa chỉ riêng gồm 3 dải: 10.0.0.0-10.255.255.255, 172.16.0.0-172.31.255.255, 192.168.0.0-192.168.255.255; 192.168.100.1 thuộc dải này. 172.32.0.1 nằm ngoài dải chỉ đến 172.31 nên không thuộc. 8.8.8.8 và 203.0.113.10 là địa chỉ phía toàn cầu (global).

DNS là cơ chế thực hiện đối ứng giữa tên miền và địa chỉ IP (phân giải tên); máy chủ DNS trả lời các truy vấn. Tự động cấp địa chỉ IP là DHCP, đồng bộ thời gian là NTP, chuyển tiếp thư là vai trò của SMTP — mỗi thứ là một giao thức riêng. Quan hệ đối ứng vai trò này hay được hỏi nên cần phân biệt chắc chắn.

DHCP là giao thức tự động cấp phát các cấu hình như địa chỉ IP, subnet mask, default gateway khi thiết bị kết nối. Phân giải tên là DNS, trao đổi thông tin định tuyến là các giao thức định tuyến như RIP, OSPF, xác nhận khả năng đến đích là vai trò của ping sử dụng ICMP.

Well Known Port của HTTP là cổng 80. SMTP là 25 (110 là POP3), DNS là 53 (25 là SMTP), NTP là 123 (53 là DNS); các lựa chọn khác đều lệch số. Số cổng của các dịch vụ chính liên quan cả đến cấu hình bảo mật nên cần nhớ chính xác.

SMTP là giao thức dùng để gửi thư điện tử và chuyển tiếp giữa các máy chủ thư. POP là giao thức để người dùng nhận thư gửi cho mình từ máy chủ thư, không dùng để gửi. HTTP là truyền trang Web, NTP là giao thức đồng bộ thời gian, không liên quan đến chuyển thư.

NTP là giao thức đồng bộ thời gian của các thiết bị trên mạng theo máy chủ chuẩn. Trong hệ thống thông tin y tế, việc đồng bộ thời gian của các máy chủ và thiết bị đầu cuối rất quan trọng để giữ độ tin cậy về thời gian của hồ sơ khám chữa bệnh và log. Truyền trang Web là HTTP, nhận thư là vai trò của POP; NTP cũng không phải giao thức mã hóa tập tin.

Router là thiết bị chuyển tiếp gói tin giữa các mạng khác nhau dựa trên địa chỉ IP và bảng định tuyến; switch có chức năng tương đương là switch L3. HUB chuyển tiếp tín hiệu nhận được ra tất cả các cổng, switch L2 nhìn địa chỉ MAC để chuyển tiếp trong cùng một LAN. Cáp UTP là môi trường truyền dẫn, không phải thiết bị.

WEP được biết là dễ bị giải mã, nên khuyến nghị dùng WPA và WPA2 vững chắc hơn. SSID là tên nhận diện điểm truy cập (mạng), không phải khóa mã hóa. Bluetooth là chuẩn vô tuyến tầm gần khác với 802.11. Trong LAN không dây có nhiễu sóng cùng kênh, nên cần thiết kế kênh.

VLAN là kỹ thuật chia mạng logic bằng cấu hình switch mà không thay đổi dây dẫn vật lý. Ở cơ sở y tế, nó được dùng để tách mạng trung tâm như bệnh án điện tử khỏi mạng hành chính và mạng cho khách. Chuẩn mã hóa LAN không dây là WPA2 v.v., loại cáp là UTP hay STP; mô tả về đường truyền công cộng cũng sai.

VPN là kỹ thuật xây dựng mạng chuyên dụng ảo trên đường truyền công cộng như Internet bằng các kỹ thuật như mã hóa, dùng cho kết nối giữa các địa điểm, truy cập từ xa, bảo vệ truyền thông bảo trì từ xa thiết bị y tế. Nó không phải bản thân đường truyền chuyên dụng vật lý; đặc điểm là xây dựng được với chi phí thấp hơn đường chuyên dụng. Không liên quan điểm truy cập hay dự phòng DNS.

NAT là kỹ thuật chuyển đổi qua lại giữa địa chỉ riêng và địa chỉ toàn cầu; NAPT còn dùng thêm số cổng, cho phép nhiều thiết bị dùng chung một địa chỉ toàn cầu. Nó được dùng khi các thiết bị địa chỉ riêng trong viện ra Internet. Đồng bộ thời gian là NTP, mã hóa thư là vai trò của S/MIME v.v.