Le format d'archive CPIO (Copy In and Out) est un format de fichier utilisé pour archiver et extraire des fichiers sur les systèmes d'exploitation Unix et de type Unix. Il a été initialement développé au début des années 1980 dans le cadre du système d'exploitation UNIX System V et est depuis devenu un format standard pour l'archivage et la distribution de fichiers sur diverses plates-formes.
Le format CPIO est conçu pour être simple et efficace, permettant la création d'archives contenant plusieurs fichiers et répertoires. Il prend en charge les formats de fichiers binaires et ASCII, ce qui le rend compatible avec un large éventail de systèmes et d'applications.
Une archive CPIO se compose d'une série d'en-têtes de fichiers suivis des données du fichier. Chaque en-tête de fichier contient des métadonnées sur le fichier, telles que son nom, sa taille, sa propriété, ses autorisations et son heure de modification. Les données du fichier sont stockées immédiatement après l'en-tête, et l'en-tête du fichier suivant suit les données.
Le format d'en-tête CPIO a évolué au fil du temps, différentes versions prenant en charge différentes fonctionnalités et limitations. Les formats d'en-tête les plus courants sont le format d'en-tête binaire et le format d'en-tête ASCII, également connu sous le nom de format d'en-tête « nouveau ».
Le format d'en-tête binaire utilise une structure de taille fixe pour stocker les métadonnées du fichier, chaque champ occupant un nombre spécifique d'octets. Ce format est plus compact et efficace, mais moins portable sur différents systèmes en raison de problèmes potentiels d'endianness et d'alignement.
Le format d'en-tête ASCII, introduit dans SVR4 (System V Release 4), utilise une structure de longueur variable avec des champs encodés en ASCII séparés par des sauts de ligne. Ce format est plus lisible par l'homme et portable, mais moins efficace en termes d'espace et de traitement.
Pour créer une archive CPIO, la commande « cpio » est utilisée avec l'option « -o » (sortie), suivie du format souhaité et de la liste des fichiers ou répertoires à inclure. Par exemple, « cpio -o -H newc < file_list > archive.cpio » crée une archive en utilisant le format d'en-tête ASCII, en lisant la liste des fichiers à partir de « file_list » et en écrivant l'archive dans « archive.cpio ».
Pour extraire des fichiers d'une archive CPIO, la commande « cpio » est utilisée avec l'option « -i » (entrée), suivie du format souhaité et de toute option supplémentaire. Par exemple, « cpio -i -d < archive.cpio » extrait les fichiers de « archive.cpio » et crée tous les répertoires nécessaires.
Les archives CPIO peuvent être concaténées pour créer des archives plus volumineuses contenant plusieurs ensembles de fichiers. Ceci est utile pour distribuer des progiciels ou créer des archives de sauvegarde. Pour concaténer des archives, il suffit d'ajouter une archive à une autre à l'aide d'une commande telle que « cat archive1.cpio archive2.cpio > combined.cpio ».
Les archives CPIO peuvent également être compressées à l'aide de divers algorithmes de compression, tels que gzip, bzip2 ou xz, pour réduire leur taille. Les archives compressées ont généralement une extension de fichier indiquant la méthode de compression, telle que « .cpio.gz » pour les archives compressées gzip.
L'un des avantages du format CPIO est sa capacité à préserver les autorisations de fichier, la propriété et les horodatages, ce qui le rend approprié pour créer des répliques exactes de hiérarchies de fichiers. Cependant, il ne prend pas en charge des fonctionnalités telles que le chiffrement, les contrôles d'intégrité ou les archives multivolumes, qui sont disponibles dans des formats d'archive plus avancés comme tar.
Malgré sa simplicité, le format CPIO est largement utilisé dans les environnements Unix et Linux depuis des décennies. Il est souvent utilisé conjointement avec d'autres outils, tels que « find » ou « rpm », pour créer des progiciels, des images initramfs ou des archives de sauvegarde.
Ces dernières années, le format CPIO a été largement remplacé par des formats d'archive plus modernes et riches en fonctionnalités, tels que tar et ZIP. Cependant, il reste une partie importante de l'histoire d'Unix et est toujours utilisé dans certains contextes, en particulier dans les systèmes embarqués et les outils système de bas niveau.
Lorsque vous travaillez avec des archives CPIO, il est important d'être conscient des risques potentiels pour la sécurité associés aux archives non fiables. L'extraction de fichiers d'une archive peut potentiellement écraser des fichiers existants ou créer des fichiers avec des autorisations inattendues, entraînant des vulnérabilités de sécurité. Il est recommandé d'extraire les archives dans un environnement sécurisé et d'examiner attentivement le contenu avant de les utiliser.
En conclusion, le format d'archive CPIO est une méthode simple et efficace pour archiver et extraire des fichiers sur les systèmes Unix et de type Unix. Bien qu'il puisse manquer certaines des fonctionnalités avancées des formats d'archive modernes, il reste un outil utile dans certains contextes et une partie importante de l'histoire d'Unix. Comprendre le format CPIO et son utilisation peut être précieux pour les administrateurs système, les développeurs et les passionnés travaillant avec des systèmes basés sur Unix.
La compression de fichiers réduit la redondance afin que la même information prenne moins de bits. La limite supérieure de ce que vous pouvez faire est régie par la théorie de l'information : pour la compression sans perte, la limite est l'entropie de la source (voir le théorème de codage de source et son article original de 1948 « Une théorie mathématique de la communication »). Pour la compression avec perte, le compromis entre le débit et la qualité est capturé par la théorie du débit-distorsion.
La plupart des compresseurs ont deux étapes. Premièrement, un modèle prédit ou expose la structure des données. Deuxièmement, un codeur transforme ces prédictions en modèles de bits quasi optimaux. Une famille de modélisation classique est Lempel-Ziv : LZ77 (1977) et LZ78 (1978) détectent les sous-chaînes répétées et émettent des références au lieu d'octets bruts. Du côté du codage, le codage de Huffman (voir l'article original de 1952) attribue des codes plus courts aux symboles les plus probables. Le codage arithmétique et le codage par plage sont des alternatives plus fines qui se rapprochent de la limite de l'entropie, tandis que les systèmes de numération asymétriques (ANS) modernes permettent une compression similaire avec des implémentations rapides basées sur des tables.
DEFLATE (utilisé par gzip, zlib et ZIP) combine LZ77 avec le codage de Huffman. Ses spécifications sont publiques : DEFLATE RFC 1951, wrapper zlib RFC 1950, et format de fichier gzip RFC 1952. Gzip est conçu pour le streaming et explicitement ne tente pas de fournir un accès aléatoire. Les images PNG normalisent DEFLATE comme leur seule méthode de compression (avec une fenêtre maximale de 32 Kio), conformément à la spécification PNG « Méthode de compression 0… dégonfler/gonfler… au plus 32768 octets » et W3C/ISO PNG 2e édition.
Zstandard (zstd) : un compresseur polyvalent plus récent conçu pour des taux de compression élevés avec une décompression très rapide. Le format est documenté dans la RFC 8878 (également miroir HTML) et la spécification de référence sur GitHub. Comme gzip, la trame de base ne vise pas l'accès aléatoire. L'un des superpouvoirs de zstd réside dans les dictionnaires : de petits échantillons de votre corpus qui améliorent considérablement la compression sur de nombreux fichiers minuscules ou similaires (voir la documentation du dictionnaire python-zstandard et l'exemple pratique de Nigel Tao). Les implémentations acceptent à la fois les dictionnaires « non structurés » et « structurés » (discussion).
Brotli : optimisé pour le contenu Web (par exemple, les polices WOFF2, HTTP). Il mélange un dictionnaire statique avec un noyau d'entropie+LZ de type DEFLATE. La spécification est la RFC 7932, qui note également une fenêtre glissante de 2WBITS−16 avec WBITS dans [10, 24] (1 Kio−16 B jusqu'à 16 Mio−16 B) et qu'il ne tente pas d'accès aléatoire. Brotli surpasse souvent gzip sur le texte Web tout en décodant rapidement.
Conteneur ZIP : ZIP est une archive de fichiers qui peut stocker des entrées avec diverses méthodes de compression (deflate, store, zstd, etc.). La norme de facto est l'APPNOTE de PKWARE (voir le portail APPNOTE, une copie hébergée, et les aperçus de la LC Format de fichier ZIP (PKWARE) / ZIP 6.3.3).
LZ4 vise la vitesse brute avec des ratios modestes. Voir sa page de projet (« compression extrêmement rapide ») et son format de trame. Il est idéal pour les caches en mémoire, la télémétrie ou les chemins d'accès très sollicités où la décompression doit être proche de la vitesse de la RAM.
XZ / LZMA visent la densité (excellents ratios) avec une compression relativement lente. XZ est un conteneur ; le gros du travail est généralement effectué par LZMA/LZMA2 (modélisation de type LZ77 + codage par plage). Voir le format de fichier .xz, la spécification LZMA (Pavlov), et les notes du noyau Linux sur XZ Embedded. XZ surcompresse généralement gzip et rivalise souvent avec les codecs modernes à haut ratio, mais avec des temps d'encodage plus lents.
bzip2 applique la transformée de Burrows-Wheeler (BWT), move-to-front, RLE et le codage de Huffman. Il est généralement plus petit que gzip mais plus lent ; voir le manuel officiel et les pages de manuel (Linux).
La « taille de la fenêtre » est importante. Les références DEFLATE ne peuvent remonter que de 32 Kio (RFC 1951 et la limite de 32 Kio de PNG notée ici). La fenêtre de Brotli va d'environ 1 Kio à 16 Mio (RFC 7932). Zstd ajuste la fenêtre et la profondeur de recherche par niveau (RFC 8878). Les flux de base gzip/zstd/brotli sont conçus pour un décodage séquentiel ; les formats de base ne promettent pas d'accès aléatoire, bien que des conteneurs (par exemple, des index tar, un tramage en morceaux ou des index spécifiques au format) puissent l'ajouter.
Les formats ci-dessus sont sans perte : vous pouvez reconstruire les octets exacts. Les codecs multimédias sont souvent avec perte : ils suppriment les détails imperceptibles pour atteindre des débits binaires inférieurs. Dans les images, le JPEG classique (DCT, quantification, codage entropique) est normalisé dans ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1. En audio, MP3 (MPEG-1 Layer III) et AAC (MPEG-2/4) reposent sur des modèles perceptuels et des transformées MDCT (voir ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-7, et un aperçu de la MDCT ici). Avec et sans perte peuvent coexister (par exemple, PNG pour les ressources de l'interface utilisateur ; codecs Web pour les images/vidéo/audio).
Théorie : Shannon 1948 · Débit-distorsion · Codage : Huffman 1952 · Codage arithmétique · Codage par plage · ANS. Formats : DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · Trame LZ4 · Format XZ. Pile BWT : Burrows–Wheeler (1994) · manuel bzip2. Médias : JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
Conclusion : choisissez un compresseur qui correspond à vos données et à vos contraintes, mesurez sur des entrées réelles et n'oubliez pas les gains des dictionnaires et du tramage intelligent. Avec la bonne combinaison, vous pouvez obtenir des fichiers plus petits, des transferts plus rapides et des applications plus réactives, sans sacrifier la correction ou la portabilité.
La compression de fichiers est un processus qui réduit la taille d'un fichier ou de fichiers, généralement pour économiser de l'espace de stockage ou accélérer la transmission sur un réseau.
La compression de fichiers fonctionne en identifiant et en supprimant les redondances dans les données. Elle utilise des algorithmes pour encoder les données originales dans un espace plus petit.
Les deux types principaux de compression de fichiers sont la compression sans perte et la compression avec pertes. La compression sans perte permet de restaurer parfaitement le fichier original, tandis que la compression avec pertes permet une réduction de taille plus significative au détriment de la perte de qualité des données.
Un exemple populaire d'un outil de compression de fichiers est WinZip, qui prend en charge de multiples formats de compression dont ZIP et RAR.
Avec la compression sans perte, la qualité reste inchangée. Cependant, avec la compression avec pertes, il peut y avoir une diminution notable de la qualité car elle élimine les données moins importantes pour réduire de manière plus significative la taille du fichier.
Oui, la compression de fichiers est sûre en termes d'intégrité des données, surtout avec la compression sans perte. Cependant, comme tout fichier, les fichiers compressés peuvent être ciblés par des logiciels malveillants ou des virus, il est donc toujours important d'avoir un logiciel de sécurité de confiance en place.
Presque tous les types de fichiers peuvent être compressés, y compris les fichiers texte, images, audio, vidéo, et les fichiers logiciels. Cependant, le niveau de compression réalisable peut varier considérablement selon les types de fichiers.
Un fichier ZIP est un type de format de fichier qui utilise la compression sans perte pour réduire la taille d'un ou de plusieurs fichiers. Plusieurs fichiers dans un fichier ZIP sont effectivement regroupés en un seul fichier, ce qui facilite également le partage.
Techniquement, oui, bien que la réduction de taille supplémentaire puisse être minime voire contre-productive. Compresser un fichier déjà compressé peut parfois augmenter sa taille en raison des métadonnées ajoutées par l'algorithme de compression.
Pour décompresser un fichier, il vous faut généralement un outil de décompression ou de dézippage, comme WinZip ou 7-Zip. Ces outils peuvent extraire les fichiers originaux à partir du format compressé.