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O que é o formato POSIX?
POSIX
O formato de arquivo Programmable Web Binary (PWB) é um formato de arquivo usado para empacotar, compactar e distribuir com eficiência o código e os recursos do aplicativo baseado na Web. Ele foi desenvolvido para lidar com a crescente complexidade e tamanho dos aplicativos da Web modernos que utilizam vários arquivos JavaScript, CSS, HTML, de imagem e outros arquivos de ativos. O formato PWB permite que esses arquivos sejam agrupados em um único arquivo binário, reduzindo os requisitos de armazenamento e permitindo uma transmissão mais rápida pelas redes.
Em sua essência, um arquivo PWB consiste em um cabeçalho de arquivo seguido por uma série de entradas de arquivo. Cada entrada de arquivo contém metadados sobre um arquivo individual armazenado no arquivo, como seu nome, tamanho compactado e descompactado e soma de verificação CRC32 para verificação de integridade de dados. Os dados do arquivo real são armazenados após os metadados e são compactados usando o algoritmo Deflate, que é uma combinação de codificação LZ77 e Huffman.
O cabeçalho PWB começa com um número mágico de 4 bytes (0x50574221) para identificar o arquivo como um arquivo PWB. Após o número mágico, há um número de versão de 2 bytes indicando a versão do formato PWB. A versão atual é 1.0. Após a versão, há 4 bytes reservados para uso futuro, seguidos por um inteiro de 8 bytes representando o número total de entradas de arquivo no arquivo.
Cada entrada de arquivo no arquivo PWB começa com um inteiro de 4 bytes especificando o comprimento dos metadados do arquivo. Os metadados são armazenados como um objeto JSON e incluem propriedades como o nome do arquivo, tipo MIME, carimbos de data/hora e se ele é compactado. Após o comprimento dos metadados, está a string de metadados codificada em JSON real.
Após os metadados, os dados compactados do arquivo são armazenados. Os dados são precedidos por um inteiro de 8 bytes indicando o tamanho compactado dos dados, seguido por outro inteiro de 8 bytes para o tamanho descompactado. Os dados são então codificados usando o algoritmo de compactação Deflate, que pode reduzir significativamente o tamanho de ativos baseados em texto como arquivos JavaScript, CSS e HTML.
Uma das principais vantagens do formato PWB é sua capacidade de armazenar e compactar com eficiência os ativos do aplicativo da Web. Ao usar a compactação Deflate, os arquivos PWB podem atingir altas taxas de compactação para arquivos baseados em texto, que constituem uma grande parte dos ativos do aplicativo da Web. Isso reduz os requisitos de armazenamento e acelera as transferências de arquivos, pois menos dados precisam ser transmitidos pela rede.
Outro benefício do PWB é seu suporte para acesso aleatório a arquivos individuais dentro do arquivo. Como os metadados de cada arquivo incluem seu deslocamento e tamanho dentro do arquivo, os arquivos podem ser localizados e extraídos rapidamente sem a necessidade de descompactar o arquivo inteiro. Isso é particularmente útil para grandes aplicativos da Web com muitos ativos, pois permite o carregamento eficiente de recursos específicos sob demanda.
Para criar um arquivo PWB, os desenvolvedores podem usar ferramentas como o PWB Packager, que está disponível como um utilitário de linha de comando e como uma biblioteca para uso programático. O PWB Packager pega um diretório de arquivos de aplicativo da Web como entrada e gera um arquivo PWB contendo todos os arquivos e seus metadados. Os desenvolvedores também podem especificar opções de configuração, como excluir determinados arquivos ou diretórios, definir tipos MIME personalizados e ajustar os níveis de compactação.
Quando um aplicativo da Web empacotado como um arquivo PWB é implantado, o servidor que hospeda o aplicativo pode usar o PWB Converter para extrair e servir os arquivos individuais conforme necessário. O PWB Converter é uma ferramenta do lado do servidor que extrai arquivos de arquivos PWB com eficiência e os armazena em cache na memória ou no disco para solicitações subsequentes. Isso permite que o servidor responda rapidamente às solicitações do cliente para recursos específicos do aplicativo sem precisar extrair o arquivo inteiro todas as vezes.
O formato PWB também suporta arquivos de assinatura digital para garantir sua integridade e autenticidade. Os desenvolvedores podem incluir uma assinatura digital no cabeçalho PWB, que pode ser verificada pelo servidor ou cliente para confirmar que o arquivo não foi adulterado e se origina de uma fonte confiável. Isso ajuda a evitar modificações não autorizadas no código e nos recursos do aplicativo da Web, aumentando a segurança.
Em resumo, o formato de arquivo PWB é uma ferramenta poderosa para empacotar, compactar e distribuir com eficiência os ativos do aplicativo da Web. Ao combinar vários arquivos em um único arquivo com metadados e compactação, o PWB reduz os requisitos de armazenamento, acelera as transferências de arquivos e permite acesso aleatório a recursos individuais. À medida que os aplicativos da Web continuam a crescer em tamanho e complexidade, o formato PWB ajuda os desenvolvedores a otimizar seus aplicativos para tempos de carregamento mais rápidos e melhor desempenho.
A compactação de arquivos reduz redundâncias para que as mesmas informações ocupem menos bits. O limite superior é definido pela teoria da informação: em compactação sem perdas, a fronteira é a entropia da fonte (veja o teorema de codificação de fonte de Shannon teorema de codificação de fonte e seu artigo original de 1948 “A Mathematical Theory of Communication”). Para compactação com perdas, o trade-off entre taxa e qualidade é capturado pela teoria taxa-distorção.
Dois pilares: modelagem e codificação
A maioria dos compressores tem duas etapas. Primeiro, um modelo prevê ou expõe estrutura nos dados. Depois, um codificador transforma essas previsões em padrões de bits quase ótimos. Uma família clássica é Lempel–Ziv LZ77 (1977) e LZ78 (1978) detectam substrings repetidas e emitem referências em vez de bytes brutos. Do lado da codificação Huffman (veja o artigo de 1952) dá códigos menores a símbolos mais prováveis. Codificação aritmética e codificação por intervalos chegam ainda mais perto do limite de entropia, enquanto Asymmetric Numeral Systems (ANS) modernos atingem taxas similares com implementações rápidas baseadas em tabelas.
O que os formatos comuns fazem
DEFLATE (usado por gzip, zlib e ZIP) combina LZ77 com Huffman. As especificações são públicas: DEFLATE RFC 1951, wrapper zlib RFC 1950e formato gzip RFC 1952. O gzip é moldado para streaming e não tenta fornecer acesso aleatório. PNG padroniza DEFLATE como único método de compressão (janela máxima de 32 KiB) segundo “Compression method 0… deflate/inflate… at most 32768 bytes” e o W3C/ISO PNG 2nd Edition.
Zstandard (zstd): um compressor moderno de uso geral pensado para altas taxas e decompactação muito rápida. O formato está em RFC 8878 (e no espelho HTML) além da especificação de referência no GitHub. Assim como gzip, o frame básico não mira acesso aleatório. Um superpoder do zstd são dicionários: pequenas amostras do seu corpus que reduzem drasticamente muitos arquivos pequenos ou parecidos (consulte a documentação de dicionários do python-zstandard e o exemplo de Nigel Tao). Implementações aceitam dicionários “unstructured” e “structured” (discussão).
Brotli: otimizado para conteúdo web (ex.: fontes WOFF2, HTTP). Mistura um dicionário estático com um núcleo LZ+entropia parecido com DEFLATE. Sua especificação é RFC 7932, que também descreve uma janela 2WBITS−16 com WBITS em [10, 24] (1 KiB−16 B até 16 MiB−16 B) e diz que não fornece acesso aleatório. Brotli costuma superar gzip em texto web e ainda decodifica rápido.
Contêiner ZIP: ZIP é um arquivo que pode armazenar entradas com diversos métodos (deflate, store, zstd etc.). O padrão de fato é o APPNOTE da PKWARE (veja o portal APPNOTE, uma cópia hospedadae os resumos da LC ZIP File Format (PKWARE) / ZIP 6.3.3).
Velocidade vs taxa: onde cada formato fica
LZ4 mira velocidade bruta com razões modestas. Consulte a página do projeto (“extremely fast compression”) e o formato de frame. Ideal para caches em memória, telemetria ou pipelines quentes que exigem decompactação quase na velocidade da RAM.
XZ / LZMA busca densidade (ótimas taxas) com compressão relativamente lenta. XZ é um contêiner; quem faz o serviço pesado é normalmente LZMA/LZMA2 (modelagem tipo LZ77 + range coding). Veja o formato .xz, a especificação LZMA (Pavlov)e notas do kernel Linux sobre XZ Embedded. XZ costuma comprimir melhor que gzip e rivaliza com codecs modernos de alta taxa, porém com tempos de codificação mais longos.
bzip2 usa Transformada de Burrows–Wheeler (BWT), move-to-front, RLE e Huffman. Geralmente gera arquivos menores que gzip, porém mais devagar; veja o manual oficial e as páginas man (Linux).
Janelas, blocos e acesso aleatório
O “tamanho da janela” importa. Referências DEFLATE olham no máximo 32 KiB para trás (RFC 1951) e o limite de 32 KiB do PNG documentado aqui. Brotli cobre janelas de ~1 KiB a 16 MiB (RFC 7932). Zstd ajusta janela e profundidade de busca pelos níveis (RFC 8878). Streams básicos de gzip/zstd/brotli foram feitos para decodificação sequencial; os formatos não prometem acesso aleatório, embora contêineres (tar com índice, framing em blocos ou índices específicos) possam adicioná-lo.
Sem perdas vs. com perdas
Os formatos acima são sem perdas: recuperam exatamente os mesmos bytes. Codecs de mídia costumam ser com perdas: descartam detalhes imperceptíveis para atingir taxas mais baixas. Em imagens, o JPEG clássico (DCT, quantização, codificação entropia) é padronizado em ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1. Em áudio, MP3 (MPEG-1 Layer III) e AAC (MPEG-2/4) usam modelos perceptuais e transformadas MDCT (veja ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-7e a visão geral de MDCT aqui). As abordagens com e sem perdas podem coexistir (ex.: PNG para ativos de UI; codecs web para imagem/vídeo/áudio).
Dicas práticas
- Escolha para o trabalho. Texto e fontes web brotli. Arquivos gerais e backups zstd (decompactação rápida e níveis para trocar tempo por taxa). Pipelines ultrarrápidos e telemetria lz4. Máxima densidade para arquivos de longo prazo quando o tempo de codificação é aceitável xz/LZMA.
- Arquivos pequenos? Treine e distribua dicionários com zstd (docs) / (exemplo). Eles reduzem drasticamente dezenas de objetos diminutos e semelhantes.
- Interoperabilidade. Ao trocar vários arquivos, prefira um contêiner (ZIP, tar) mais um compressor. O APPNOTE do ZIP define IDs e recursos; veja PKWARE APPNOTE e os resumos da LC aqui.
- Meça nos seus dados. Taxas e velocidades variam por corpus. Muitos repositórios publicam benchmarks (por exemplo, o README do LZ4 cita o corpus Silesia aqui), mas sempre valide localmente.
Referências principais (mergulhos profundos)
Teoria Shannon 1948 · Rate–distortion · Codificação Huffman 1952 · Codificação aritmética · Range coding · ANS. Formatos DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · LZ4 frame · Formato XZ. Pilha BWT Burrows–Wheeler (1994) · manual do bzip2. Mídia JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
Em resumo: escolha um compressor que combine com seus dados e restrições, meça em entradas reais e não esqueça os ganhos de dicionários e framing inteligente. Com o par certo você obtém arquivos menores, transferências mais rápidas e apps mais responsivos sem sacrificar correção ou portabilidade.
Perguntas Frequentes
O que é compressão de arquivo?
A compressão de arquivos é um processo que reduz o tamanho de um arquivo ou arquivos, normalmente para economizar espaço de armazenamento ou acelerar a transmissão em uma rede.
Como funciona a compressão de arquivos?
A compressão de arquivos funciona identificando e removendo redundâncias nos dados. Ela usa algoritmos para codificar os dados originais em um espaço menor.
Quais são os diferentes tipos de compressão de arquivos?
Os dois principais tipos de compressão de arquivos são a compressão sem perdas e a compressão com perdas. A compressão sem perdas permite que o arquivo original seja perfeitamente restaurado, enquanto a compressão com perdas permite uma redução de tamanho mais significativa com alguma perda de qualidade dos dados.
Qual é um exemplo de uma ferramenta de compressão de arquivos?
Um exemplo popular de uma ferramenta de compressão de arquivos é o WinZip, que suporta vários formatos de compressão, incluindo ZIP e RAR.
A compressão de arquivos afeta a qualidade dos arquivos?
Com compressão sem perdas, a qualidade permanece inalterada. No entanto, com compressão com perdas, pode haver uma diminuição perceptível na qualidade, pois elimina dados menos importantes para reduzir significativamente o tamanho do arquivo.
A compressão de arquivos é segura?
Sim, a compressão de arquivos é segura em termos de integridade dos dados, especialmente com compressão sem perdas. No entanto, como qualquer arquivo, os arquivos comprimidos podem ser alvo de malware ou vírus, por isso, é sempre importante ter um software de segurança de boa reputação.
Que tipos de arquivos podem ser comprimidos?
Quase todos os tipos de arquivos podem ser comprimidos, incluindo arquivos de texto, imagens, áudio, vídeo e arquivos de software. No entanto, o nível de compressão alcançável pode variar significativamente entre os tipos de arquivo.
O que é um arquivo ZIP?
Um arquivo ZIP é um tipo de formato de arquivo que usa compressão sem perdas para reduzir o tamanho de um ou mais arquivos. Vários arquivos em um arquivo ZIP são efetivamente agrupados em um único arquivo, o que também facilita o compartilhamento.
Posso comprimir um arquivo já comprimido?
Tecnicamente, sim, embora a redução de tamanho adicional possa ser mínima ou até contraproducente. Comprimir um arquivo já comprimido pode às vezes aumentar seu tamanho devido aos metadados adicionados pelo algoritmo de compressão.
Como posso descomprimir um arquivo?
Para descomprimir um arquivo, geralmente você precisa de uma ferramenta de descompressão ou descompactação, como WinZip ou 7-Zip. Essas ferramentas podem extrair os arquivos originais do formato comprimido.