USTAR (Unix Standard Tape Archive) è un formato di file utilizzato per l'archiviazione e la distribuzione di file su sistemi operativi Unix e simili a Unix. È stato introdotto negli anni '80 come metodo standardizzato per creare archivi su nastro che potessero essere facilmente scambiati tra diversi sistemi Unix. Da allora, il formato USTAR è diventato uno standard ampiamente utilizzato per il packaging e la distribuzione di software, dati e altri file su varie piattaforme.
Il formato USTAR è un'estensione del precedente formato TAR (Tape Archive), che veniva utilizzato per creare file di archivio su nastri magnetici. Il formato TAR consentiva di combinare più file in un singolo file di archivio, rendendo più semplice l'archiviazione e il trasferimento di grandi raccolte di file. Tuttavia, il formato TAR originale presentava delle limitazioni, come una lunghezza massima del nome file di 99 caratteri e una dimensione massima del file di 8 GB.
Per ovviare a queste limitazioni, il formato USTAR è stato sviluppato come miglioramento rispetto al formato TAR originale. Il formato USTAR ha introdotto diversi miglioramenti, tra cui il supporto per nomi file più lunghi (fino a 255 caratteri), dimensioni file maggiori (fino a 8 EB o 8 exabyte) e campi di metadati aggiuntivi per l'archiviazione di attributi e autorizzazioni dei file.
Un file di archivio USTAR è costituito da una serie di record di file, ognuno dei quali rappresenta un file o una directory archiviati nell'archivio. Ogni record di file è composto da un'intestazione e dai dati effettivi del file. L'intestazione contiene metadati sul file, come nome, dimensione, proprietà, autorizzazioni e ora di modifica. I dati del file seguono l'intestazione e vengono archiviati come un blocco contiguo di byte.
L'intestazione USTAR ha una dimensione fissa di 512 byte ed è divisa in diversi campi. Alcuni dei campi importanti nell'intestazione includono:
1. Nome file: una stringa terminata da null che contiene il nome del file o della directory, lunga fino a 255 caratteri.
2. Modalità file: un numero ottale di 12 caratteri che rappresenta le autorizzazioni e i bit di modalità del file.
3. ID proprietario e gruppo: ID utente e gruppo numerici associati al file.
4. Dimensione file: un numero ottale di 12 caratteri che rappresenta la dimensione del file in byte.
5. Ora di modifica: un numero ottale di 12 caratteri che rappresenta l'ultima ora di modifica del file come numero di secondi dal 1° gennaio 1970.
6. Checksum dell'intestazione: un numero ottale di 8 caratteri utilizzato per il rilevamento degli errori.
Il formato USTAR include anche il supporto per tipi di file speciali, come collegamenti simbolici, collegamenti fisici e file di dispositivo. Questi file speciali sono rappresentati utilizzando campi di intestazione specifici e vengono gestiti in modo diverso durante l'estrazione.
Durante la creazione di un archivio USTAR, l'utilità di archiviazione (come il comando `tar`) legge i file e le directory specificati, genera le intestazioni appropriate per ciascun file e concatena le intestazioni e i dati del file in un singolo file di archivio. Il file di archivio risultante può essere compresso utilizzando vari algoritmi di compressione, come gzip o bzip2, per ridurne le dimensioni.
Per estrarre file da un archivio USTAR, l'utilità di estrazione legge il file di archivio in sequenza, analizzando le intestazioni per ottenere informazioni su ciascun file. Quindi crea i file e le directory necessari in base ai metadati archiviati nelle intestazioni e scrive i dati del file nelle posizioni appropriate.
Il formato USTAR è stato ampiamente adottato ed è supportato da vari strumenti di archiviazione e compressione su diversi sistemi operativi. Fornisce un modo standardizzato e portabile per il packaging e la distribuzione di file, garantendo compatibilità e facilità d'uso.
Tuttavia, vale la pena notare che il formato USTAR presenta alcune limitazioni. Ad esempio, non supporta nomi file più lunghi di 255 caratteri o dimensioni file maggiori di 8 EB. Inoltre, non dispone di funzionalità di crittografia o verifica dell'integrità integrate, che potrebbero essere necessarie per il trasferimento e l'archiviazione sicuri dei file.
Nonostante queste limitazioni, il formato USTAR rimane una scelta popolare per l'archiviazione e la distribuzione di file grazie alla sua semplicità, al supporto diffuso e alla compatibilità con un'ampia gamma di sistemi operativi Unix e simili a Unix.
In sintesi, il formato di archivio USTAR è un'estensione del formato TAR che fornisce un modo standardizzato per il packaging e la distribuzione di file su sistemi Unix e simili a Unix. Supporta nomi file più lunghi, dimensioni file maggiori e metadati aggiuntivi rispetto al formato TAR originale. Gli archivi USTAR sono costituiti da una serie di record di file, ognuno dei quali contiene un'intestazione con metadati del file e i dati effettivi del file. Il formato è ampiamente supportato da strumenti di archiviazione e compressione ed è comunemente utilizzato per la distribuzione di software e lo scambio di dati.
La compressione dei file riduce la ridondanza in modo che le stesse informazioni occupino meno bit. Il limite superiore di quanto si può andare è governato dalla teoria dell'informazione: per la compressione senza perdita, il limite è l'entropia della fonte (vedi il teorema della codifica di sorgente di Shannon e il suo articolo originale del 1948 “Una teoria matematica della comunicazione”). Per la compressione con perdita, il compromesso tra velocità e qualità è catturato dalla teoria tasso-distorsione.
La maggior parte dei compressori ha due fasi. In primo luogo, un modello predice o espone la struttura nei dati. In secondo luogo, un codificatore trasforma tali previsioni in modelli di bit quasi ottimali. Una famiglia di modellazione classica è Lempel-Ziv: LZ77 (1977) e LZ78 (1978) rilevano sottostringhe ripetute ed emettono riferimenti invece di byte grezzi. Sul lato della codifica, la codifica di Huffman (vedi l'articolo originale del 1952) assegna codici più brevi a simboli più probabili. La codifica aritmetica e la codifica a intervalli sono alternative a grana più fine che si avvicinano al limite dell'entropia, mentre i moderni Sistemi Numerici Asimmetrici (ANS) ottengono una compressione simile con implementazioni veloci basate su tabelle.
DEFLATE (usato da gzip, zlib e ZIP) combina LZ77 con la codifica di Huffman. Le sue specifiche sono pubbliche: DEFLATE RFC 1951, wrapper zlib RFC 1950, e formato file gzip RFC 1952. Gzip è strutturato per lo streaming ed esplicitamente non tenta di fornire accesso casuale. Le immagini PNG standardizzano DEFLATE come unico metodo di compressione (con una finestra massima di 32 KiB), secondo le specifiche PNG “Metodo di compressione 0… deflate/inflate… al massimo 32768 byte” e W3C/ISO PNG 2a Edizione.
Zstandard (zstd): un compressore generico più recente progettato per rapporti elevati con decompressione molto veloce. Il formato è documentato in RFC 8878 (anche mirror HTML) e nelle specifiche di riferimento su GitHub. Come gzip, il frame di base non mira all'accesso casuale. Uno dei superpoteri di zstd sono i dizionari: piccoli campioni dal tuo corpus che migliorano drasticamente la compressione su molti file piccoli o simili (vedi documenti del dizionario python-zstandard e l'esempio funzionante di Nigel Tao). Le implementazioni accettano dizionari sia “non strutturati” che “strutturati” (discussione).
Brotli: ottimizzato per i contenuti web (ad es. font WOFF2, HTTP). Mescola un dizionario statico con un core di entropia LZ+ simile a DEFLATE. La specifica è RFC 7932, che nota anche una finestra scorrevole di 2WBITS−16 con WBITS in [10, 24] (da 1 KiB−16 B a 16 MiB−16 B) e che non tenta l'accesso casuale. Brotli spesso batte gzip sul testo web decodificando rapidamente.
Contenitore ZIP: ZIP è un archivio di file che può memorizzare voci con vari metodi di compressione (deflate, store, zstd, ecc.). Lo standard de facto è l'APPNOTE di PKWARE (vedi portale APPNOTE, una copia ospitata, e panoramiche LC Formato file ZIP (PKWARE) / ZIP 6.3.3).
LZ4 punta alla velocità grezza con rapporti modesti. Vedi la sua pagina del progetto (“compressione estremamente veloce”) e il formato del frame. È ideale per cache in memoria, telemetria o percorsi caldi in cui la decompressione deve essere quasi alla velocità della RAM.
XZ / LZMA spingono per la densità (ottimi rapporti) con una compressione relativamente lenta. XZ è un contenitore; il lavoro pesante è tipicamente svolto da LZMA/LZMA2 (modellazione simile a LZ77 + codifica a intervalli). Vedi formato file .xz, la specifica LZMA (Pavlov), e le note del kernel Linux su XZ Embedded. XZ di solito comprime meglio di gzip e spesso compete con i moderni codec ad alto rapporto, ma con tempi di codifica più lenti.
bzip2 applica la Trasformata di Burrows-Wheeler (BWT), move-to-front, RLE e la codifica di Huffman. È tipicamente più piccolo di gzip ma più lento; vedi il manuale ufficiale e le pagine man (Linux).
La “dimensione della finestra” è importante. I riferimenti DEFLATE possono guardare indietro solo di 32 KiB (RFC 1951 e il limite di 32 KiB di PNG notato qui). La finestra di Brotli varia da circa 1 KiB a 16 MiB (RFC 7932). Zstd regola la finestra e la profondità di ricerca per livello (RFC 8878). I flussi di base gzip/zstd/brotli sono progettati per la decodifica sequenziale; i formati di base non promettono l'accesso casuale, sebbene i contenitori (ad es. indici tar, framing a blocchi o indici specifici del formato) possano stratificarlo.
I formati di cui sopra sono senza perdita: è possibile ricostruire i byte esatti. I codec multimediali sono spesso con perdita: scartano dettagli impercettibili per raggiungere bitrate più bassi. Nelle immagini, il JPEG classico (DCT, quantizzazione, codifica entropica) è standardizzato in ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1. Nell'audio, MP3 (MPEG-1 Layer III) e AAC (MPEG-2/4) si basano su modelli percettivi e trasformate MDCT (vedi ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-7, e una panoramica MDCT qui). Con perdita e senza perdita possono coesistere (ad es. PNG per le risorse dell'interfaccia utente; codec Web per immagini/video/audio).
Teoria: Shannon 1948 · Velocità-distorsione · Codifica: Huffman 1952 · Codifica aritmetica · Codifica a intervalli · ANS. Formati: DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · LZ4 frame · Formato XZ. Stack BWT: Burrows–Wheeler (1994) · manuale bzip2. Media: JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
In conclusione: scegli un compressore che si adatti ai tuoi dati e ai tuoi vincoli, misura su input reali e non dimenticare i vantaggi derivanti dai dizionari e dal framing intelligente. Con la giusta accoppiata, puoi ottenere file più piccoli, trasferimenti più veloci e app più scattanti, senza sacrificare la correttezza o la portabilità.
La compressione dei file è un processo che riduce le dimensioni di un file o di più file, tipicamente per risparmiare spazio di archiviazione o accelerare la trasmissione su una rete.
La compressione dei file funziona identificando e rimuovendo la ridondanza nei dati. Utilizza algoritmi per codificare i dati originali in uno spazio minore.
I due principali tipi di compressione dei file sono la compressione senza perdita e la compressione con perdita. La compressione senza perdita permette di ripristinare perfettamente il file originale, mentre la compressione con perdita consente una riduzione di dimensioni più significativa a costo di una certa perdita nella qualità dei dati.
Un esempio popolare di uno strumento di compressione dei file è WinZip, che supporta più formati di compressione tra cui ZIP e RAR.
Con la compressione senza perdita, la qualità rimane inalterata. Tuttavia, con la compressione con perdita, può esserci una diminuzione notevole della qualità perché elimina dati meno importanti per ridurre più significativamente la dimensione del file.
Sì, la compressione dei file è sicura in termini di integrità dei dati, specialmente con la compressione senza perdita. Tuttavia, come qualsiasi file, i file compressi possono essere presi di mira da malware o virus, quindi è sempre importante avere in atto un software di sicurezza affidabile.
Quasi tutti i tipi di file possono essere compressi, inclusi file di testo, immagini, audio, video e software. Tuttavia, il livello di compressione ottenibile può variare significativamente tra i tipi di file.
Un file ZIP è un tipo di formato di file che utilizza la compressione senza perdita per ridurre le dimensioni di uno o più file. Più file in un file ZIP sono effettivamente raggruppati insieme in un unico file, il che facilita anche la condivisione.
Tecnicamente, sì, anche se la riduzione aggiuntiva delle dimensioni potrebbe essere minima o addirittura controproducente. Comprimere un file già compresso potrebbe a volte aumentare le sue dimensioni a causa dei metadati aggiunti dall'algoritmo di compressione.
Per decomprimere un file, di solito ti serve uno strumento di decompressione o di estrazione, come WinZip o 7-Zip. Questi strumenti possono estrarre i file originali dal formato compresso.