ZSTD, abbreviazione di Zstandard, è un algoritmo di compressione lossless veloce ed efficiente e un formato di file sviluppato da Yann Collet su Facebook. È progettato per fornire elevati rapporti di compressione mantenendo velocità di compressione e decompressione elevate, rendendolo adatto per scenari di compressione in tempo reale e la compressione di grandi set di dati.
Il formato ZSTD si basa su una combinazione di una fase di entropia veloce e una potente fase di compressione lossless. La fase di entropia utilizza la codifica FSE (Finite State Entropy) e Huffman, mentre la fase di compressione lossless impiega una variante dell'algoritmo LZ77 chiamata Zstandard Dictionary Compression (ZDIC).
Una delle caratteristiche principali di ZSTD è la sua capacità di creare e utilizzare un dizionario durante la compressione. Il dizionario è un set di dati pre-condiviso che sia il compressore che il decompressore utilizzano per migliorare i rapporti di compressione. ZSTD supporta due tipi di dizionari: dizionari definiti dal contenuto e dizionari forniti dall'utente.
I dizionari definiti dal contenuto vengono generati automaticamente dal compressore ZSTD in base ai dati di input. Il compressore analizza i dati per identificare modelli ricorrenti e costruisce un dizionario che rappresenta questi modelli. Il dizionario viene quindi utilizzato durante la compressione per sostituire i modelli ricorrenti con riferimenti al dizionario, con conseguenti rapporti di compressione più elevati.
I dizionari forniti dall'utente, d'altra parte, vengono creati dall'utente e possono essere condivisi tra più file compressi. Questi dizionari sono utili quando si comprimono dati simili o correlati, poiché consentono al compressore di sfruttare la conoscenza preesistente dei modelli di dati. I dizionari forniti dall'utente possono migliorare significativamente i rapporti di compressione, specialmente per file di piccole dimensioni o file con strutture di dati comuni.
ZSTD supporta più livelli di compressione, da 1 a 22, con livelli più alti che offrono migliori rapporti di compressione a scapito di una velocità di compressione più lenta. Il livello di compressione predefinito è 3, che fornisce un buon equilibrio tra rapporto di compressione e velocità. ZSTD include anche uno speciale livello di compressione chiamato "ultra", che offre il rapporto di compressione più elevato ma con un aumento significativo del tempo di compressione.
Il formato ZSTD consiste in un'intestazione seguita da uno o più frame compressi. L'intestazione contiene metadati sui dati compressi, come l'ID del dizionario, la dimensione della finestra e il conteggio dei frame. Ogni frame compresso è indipendente e può essere decompresso separatamente, consentendo la decompressione parallela e l'accesso casuale ai dati compressi.
I frame compressi in ZSTD utilizzano una combinazione di blocchi letterali e blocchi di sequenza. I blocchi letterali contengono dati grezzi non compressi, mentre i blocchi di sequenza contengono riferimenti al dizionario o ai dati visti in precedenza. I blocchi di sequenza vengono codificati utilizzando la codifica FSE o Huffman per minimizzare la dimensione dei riferimenti.
ZSTD impiega diverse tecniche per migliorare l'efficienza e la velocità di compressione. Una di queste tecniche è l'uso di una tabella hash per individuare rapidamente sequenze corrispondenti nel dizionario o nei dati visti in precedenza. La tabella hash viene continuamente aggiornata mentre il compressore elabora i dati di input, consentendo una ricerca efficiente di potenziali corrispondenze.
Un'altra tecnica di ottimizzazione utilizzata da ZSTD è la strategia di corrispondenza pigra. Invece di codificare immediatamente una corrispondenza, il compressore continua a cercare corrispondenze più lunghe. Se viene trovata una corrispondenza più lunga, il compressore può scegliere di codificare invece la corrispondenza più lunga, con conseguenti migliori rapporti di compressione.
ZSTD include anche una modalità veloce chiamata "long distance matching" (LDM), che consente il rilevamento di corrispondenze a lunga distanza. LDM utilizza una tabella hash secondaria per memorizzare le corrispondenze che sono molto distanti nei dati di input. Considerando queste corrispondenze a lunga distanza, ZSTD può migliorare i rapporti di compressione per determinati tipi di dati, come dati altamente ripetitivi o periodici.
Oltre alle sue capacità di compressione, ZSTD fornisce anche rilevamento e correzione degli errori tramite l'uso di checksum. Ogni frame compresso include un checksum dei dati non compressi, consentendo al decompressore di verificare l'integrità dei dati durante la decompressione. Se viene rilevato un errore, ZSTD può tentare di recuperarlo scartando il frame danneggiato e continuando con il frame successivo.
ZSTD ha ottenuto un'ampia adozione grazie alle sue prestazioni e flessibilità impressionanti. Viene utilizzato in varie applicazioni, tra cui sistemi di archiviazione dati, motori di database, soluzioni di backup e protocolli di trasferimento dati. Molti formati di file popolari, come Zstandard Archive (ZSTD), Zstandard Seekable Format (ZST) e Zstandard Dictionary Format (ZDICT), si basano sulla compressione ZSTD.
Uno dei vantaggi di ZSTD è la sua compatibilità con un'ampia gamma di piattaforme e linguaggi di programmazione. L'implementazione di riferimento di ZSTD è scritta in C ed è altamente portabile, consentendone l'utilizzo su vari sistemi operativi e architetture. Inoltre, sono disponibili numerosi binding e port di ZSTD per diversi linguaggi di programmazione, rendendo facile integrare la compressione ZSTD nelle applicazioni esistenti.
ZSTD fornisce anche uno strumento con interfaccia a riga di comando (CLI) che consente agli utenti di comprimere e decomprimere file utilizzando ZSTD. Lo strumento CLI supporta varie opzioni e parametri, come l'impostazione del livello di compressione, la specifica del dizionario e la regolazione dell'utilizzo della memoria. Lo strumento CLI è particolarmente utile per comprimere e decomprimere file in batch o in ambienti con script.
In sintesi, ZSTD è un algoritmo di compressione e un formato di file altamente efficienti e versatili che offrono velocità di compressione e decompressione elevate, elevati rapporti di compressione e la possibilità di utilizzare dizionari per migliorare le prestazioni. La sua combinazione di velocità ed efficienza di compressione lo rende adatto per un'ampia gamma di applicazioni, dalla compressione in tempo reale alla compressione di grandi set di dati. Con il suo ampio set di funzionalità, la compatibilità con le piattaforme e la crescente adozione, ZSTD è diventata una scelta popolare per la compressione dei dati in vari domini.
La compressione dei file è un processo che riduce la dimensione dei file di dati per un efficiente stoccaggio o trasmissione. Utilizza vari algoritmi per condensare i dati identificando ed eliminando la ridondanza, che spesso può ridurre notevolmente la dimensione dei dati senza perdere le informazioni originali.
Ci sono due tipi principali di compressione dei file: lossless e lossy. La compressione lossless permette di ricostruire perfettamente i dati originali dai dati compressi, che è l'ideale per i file dove ogni bit di dati è importante, come i file di testo o i file di database. Esempi comuni includono i formati di file ZIP e RAR. D'altro canto, la compressione lossy elimina i dati meno importanti per ridurre in modo più significativo la dimensione del file, spesso utilizzato in file audio, video e immagini. JPEG e MP3 sono esempi in cui una certa perdita di dati non degrada sostanzialmente la qualità percettiva del contenuto.
La compressione dei file è vantaggiosa in molteplici modi. Conserva lo spazio di stoccaggio sui dispositivi e sui server, abbassando i costi e migliorando l'efficienza. Inoltre, velocizza i tempi di trasferimento dei file su reti, inclusa internet, che è particolarmente prezioso per file di grandi dimensioni. Inoltre, i file compressi possono essere raggruppati in un unico file di archivio, agevolando l'organizzazione e il trasporto più facile di file multipli.
Tuttavia, la compressione dei file ha alcuni svantaggi. Il processo di compressione e decompressione richiede risorse computazionali, che potrebbero rallentare le prestazioni del sistema, in particolare per i file di dimensioni maggiori. Inoltre, nel caso della compressione lossy, alcuni dati originali vengono persi durante la compressione, e la qualità risultante potrebbe non essere accettabile per tutti gli usi, in particolare per applicazioni professionali che richiedono alta qualità.
La compressione dei file è uno strumento fondamentale nel mondo digitale di oggi. Migliora l'efficienza, risparmia spazio di stoccaggio e riduce i tempi di download e upload. Tuttavia, presenta la propria serie di svantaggi in termini di prestazioni del sistema e rischio di degradazione della qualità. Pertanto, è essenziale tenere a mente questi fattori per scegliere la giusta tecnica di compressione per esigenze di dati specifiche.
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 lossless e la compressione lossy. La compressione lossless permette di ripristinare perfettamente il file originale, mentre la compressione lossy permette 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 lossless, la qualità rimane inalterata. Tuttavia, con la compressione lossy, può esserci una diminuzione notevole della qualità poiché 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 lossless. 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 lossless 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 hai bisogno di uno strumento di decompressione o di decompressione, come WinZip o 7-Zip. Questi strumenti possono estrarre i file originali dal formato compresso.