ZSTD, abreviatura de Zstandard, es un algoritmo de compresión sin pérdida rápido y eficiente y un formato de archivo desarrollado por Yann Collet en Facebook. Está diseñado para proporcionar altas tasas de compresión manteniendo velocidades rápidas de compresión y descompresión, lo que lo hace adecuado para escenarios de compresión en tiempo real y la compresión de grandes conjuntos de datos.
El formato ZSTD se basa en una combinación de una etapa de entropía rápida y una potente etapa de compresión sin pérdida. La etapa de entropía utiliza la entropía de estado finito (FSE) y la codificación de Huffman, mientras que la etapa de compresión sin pérdida emplea una variante del algoritmo LZ77 llamada Compresión de diccionario Zstandard (ZDIC).
Una de las características clave de ZSTD es su capacidad para crear y utilizar un diccionario durante la compresión. El diccionario es un conjunto de datos previamente compartido que tanto el compresor como el descompresor utilizan para mejorar las tasas de compresión. ZSTD admite dos tipos de diccionarios: diccionarios definidos por contenido y diccionarios proporcionados por el usuario.
Los diccionarios definidos por contenido son generados automáticamente por el compresor ZSTD en función de los datos de entrada. El compresor analiza los datos para identificar patrones recurrentes y construye un diccionario que representa estos patrones. Luego, el diccionario se utiliza durante la compresión para reemplazar los patrones recurrentes con referencias al diccionario, lo que da como resultado tasas de compresión más altas.
Los diccionarios proporcionados por el usuario, por otro lado, son creados por el usuario y pueden compartirse entre múltiples archivos comprimidos. Estos diccionarios son útiles cuando se comprimen datos similares o relacionados, ya que permiten al compresor aprovechar el conocimiento preexistente de los patrones de datos. Los diccionarios proporcionados por el usuario pueden mejorar significativamente las tasas de compresión, especialmente para archivos pequeños o archivos con estructuras de datos comunes.
ZSTD admite múltiples niveles de compresión, que van del 1 al 22, con niveles más altos que ofrecen mejores tasas de compresión a costa de una velocidad de compresión más lenta. El nivel de compresión predeterminado es 3, que proporciona un buen equilibrio entre la tasa de compresión y la velocidad. ZSTD también incluye un nivel de compresión especial llamado "ultra", que ofrece la tasa de compresión más alta pero con un aumento significativo en el tiempo de compresión.
El formato ZSTD consta de un encabezado seguido de uno o más marcos comprimidos. El encabezado contiene metadatos sobre los datos comprimidos, como el ID del diccionario, el tamaño de la ventana y el recuento de marcos. Cada marco comprimido es independiente y se puede descomprimir por separado, lo que permite la descompresión paralela y el acceso aleatorio a los datos comprimidos.
Los marcos comprimidos en ZSTD utilizan una combinación de bloques literales y bloques de secuencia. Los bloques literales contienen datos sin procesar y sin comprimir, mientras que los bloques de secuencia contienen referencias al diccionario o datos vistos anteriormente. Los bloques de secuencia se codifican mediante FSE o codificación de Huffman para minimizar el tamaño de las referencias.
ZSTD emplea varias técnicas para mejorar la eficiencia y la velocidad de la compresión. Una de esas técnicas es el uso de una tabla hash para localizar rápidamente secuencias coincidentes en el diccionario o datos vistos anteriormente. La tabla hash se actualiza continuamente a medida que el compresor procesa los datos de entrada, lo que permite una búsqueda eficiente de posibles coincidencias.
Otra técnica de optimización utilizada por ZSTD es la estrategia de coincidencia perezosa. En lugar de codificar inmediatamente una coincidencia, el compresor continúa buscando coincidencias más largas. Si se encuentra una coincidencia más larga, el compresor puede optar por codificar la coincidencia más larga en su lugar, lo que da como resultado mejores tasas de compresión.
ZSTD también incluye un modo rápido llamado "coincidencia de larga distancia" (LDM), que permite la detección de coincidencias de larga distancia. LDM utiliza una tabla hash secundaria para almacenar coincidencias que están muy separadas en los datos de entrada. Al considerar estas coincidencias de larga distancia, ZSTD puede mejorar las tasas de compresión para ciertos tipos de datos, como datos altamente repetitivos o periódicos.
Además de sus capacidades de compresión, ZSTD también proporciona detección y corrección de errores mediante el uso de sumas de comprobación. Cada marco comprimido incluye una suma de comprobación de los datos sin comprimir, lo que permite al descompresor verificar la integridad de los datos durante la descompresión. Si se detecta un error, ZSTD puede intentar recuperarse descartando el marco dañado y continuando con el siguiente marco.
ZSTD ha ganado una amplia adopción debido a su impresionante rendimiento y flexibilidad. Se utiliza en varias aplicaciones, incluidos sistemas de almacenamiento de datos, motores de bases de datos, soluciones de respaldo y protocolos de transferencia de datos. Muchos formatos de archivo populares, como Zstandard Archive (ZSTD), Zstandard Seekable Format (ZST) y Zstandard Dictionary Format (ZDICT), se basan en la compresión ZSTD.
Una de las ventajas de ZSTD es su compatibilidad con una amplia gama de plataformas y lenguajes de programación. La implementación de referencia de ZSTD está escrita en C y es altamente portátil, lo que permite su uso en varios sistemas operativos y arquitecturas. Además, hay numerosas vinculaciones y puertos de ZSTD disponibles para diferentes lenguajes de programación, lo que facilita la integración de la compresión ZSTD en aplicaciones existentes.
ZSTD también proporciona una herramienta de interfaz de línea de comandos (CLI) que permite a los usuarios comprimir y descomprimir archivos usando ZSTD. La herramienta CLI admite varias opciones y parámetros, como establecer el nivel de compresión, especificar el diccionario y ajustar el uso de memoria. La herramienta CLI es particularmente útil para comprimir y descomprimir archivos en entornos por lotes o con scripts.
En resumen, ZSTD es un algoritmo de compresión y un formato de archivo altamente eficientes y versátiles que ofrece velocidades rápidas de compresión y descompresión, altas tasas de compresión y la capacidad de utilizar diccionarios para mejorar el rendimiento. Su combinación de velocidad y eficiencia de compresión lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones, desde la compresión en tiempo real hasta la compresión de grandes conjuntos de datos. Con su amplio conjunto de funciones, compatibilidad con plataformas y creciente adopción, ZSTD se ha convertido en una opción popular para la compresión de datos en varios dominios.
La compresión de archivos es un proceso que reduce el tamaño de los archivos de datos para un almacenamiento o transmisión eficiente. Utiliza varios algoritmos para condensar los datos al identificar y eliminar redundancias, lo que a menudo puede disminuir considerablemente el tamaño de los datos sin perder la información original.
Hay dos tipos principales de compresión de archivos: sin pérdida (lossless) y con pérdida (lossy). La compresión sin pérdida permite que los datos originales se reconstruyan perfectamente a partir de los datos comprimidos, lo cual es ideal para archivos donde cada bit de datos es importante, como archivos de texto o bases de datos. Ejemplos comunes incluyen los formatos de archivo ZIP y RAR. Por otro lado, la compresión con pérdida elimina los datos menos importantes para reducir más significativamente el tamaño del archivo, a menudo se utiliza en archivos de audio, video e imagen. JPEG y MP3 son ejemplos donde alguna pérdida de datos no degrada sustancialmente la calidad perceptual del contenido.
La compresión de archivos es beneficiosa de múltiples maneras. Conserva espacio de almacenamiento en dispositivos y servidores, reduciendo costos y mejorando la eficiencia. También acelera los tiempos de transferencia de archivos a través de redes, incluido el internet, lo cual es especialmente valioso para archivos grandes. Además, los archivos comprimidos pueden agruparse en un solo archivo de archivo, lo que ayuda en la organización y facilita el transporte de múltiples archivos.
Sin embargo, la compresión de archivos sí tiene algunas desventajas. El proceso de compresión y descompresión requiere recursos computacionales, lo que podría ralentizar el rendimiento del sistema, especialmente para archivos más grandes. Además, en el caso de la compresión con pérdida, se pierden algunos datos originales durante la compresión, y la calidad resultante puede no ser aceptable para todos los usos, especialmente para aplicaciones profesionales que exigen alta calidad.
La compresión de archivos es una herramienta crítica en el mundo digital de hoy. Mejora la eficiencia, ahorra espacio de almacenamiento y disminuye los tiempos de descarga y carga. Sin embargo, viene con su propio conjunto de desventajas en términos de rendimiento del sistema y riesgo de degradación de la calidad. Por lo tanto, es esencial tener en cuenta estos factores para elegir la técnica de compresión correcta para las necesidades de datos específicas.
La compresión de archivos es un proceso que reduce el tamaño de un archivo o archivos, típicamente para ahorrar espacio de almacenamiento o acelerar la transmisión a través de una red.
La compresión de archivos funciona identificando y eliminando la redundancia en los datos. Utiliza algoritmos para codificar los datos originales en un espacio menor.
Los dos tipos principales de compresión de archivos son la compresión sin pérdida y la compresión con pérdida. La compresión sin pérdida permite restaurar perfectamente el archivo original, mientras que la compresión con pérdida permite una reducción de tamaño más significativa a costa de alguna pérdida en la calidad de los datos.
Un ejemplo popular de una herramienta de compresión de archivos es WinZip, que admite varios formatos de compresión incluyendo ZIP y RAR.
Con la compresión sin pérdida, la calidad permanece sin cambios. Sin embargo, con la compresión con pérdida, puede haber una disminución notable en la calidad, ya que elimina datos menos importantes para reducir de manera más significativa el tamaño del archivo.
Sí, la compresión de archivos es segura en términos de integridad de datos, especialmente con la compresión sin pérdida. Sin embargo, como en todos los archivos, los archivos comprimidos pueden ser objeto de malware o virus, por lo que siempre es importante tener un software de seguridad de confianza en funcionamiento.
Casi todos los tipos de archivos se pueden comprimir, incluyendo archivos de texto, imágenes, audio, video y archivos de software. Sin embargo, el nivel de compresión alcanzable puede variar significativamente entre los tipos de archivos.
Un archivo ZIP es un tipo de formato de archivo que utiliza compresión sin pérdida para reducir el tamaño de uno o varios archivos. Varios archivos en un archivo ZIP se agrupan efectivamente en un solo archivo, lo que también facilita la compartición.
Técnicamente, sí, aunque la reducción de tamaño adicional podría ser mínima o incluso contraproducente. Comprimir un archivo ya comprimido a veces aumenta su tamaño debido a los metadatos agregados por el algoritmo de compresión.
Para descomprimir un archivo, generalmente se necesita una herramienta de descompresión o descompresión, como WinZip o 7-Zip. Estas herramientas pueden extraer los archivos originales del formato comprimido.