Формат архива .tar.gz, также известный как tarball или сжатый tar-архив, является часто используемым форматом файла для упаковки и сжатия файлов и каталогов в один файл для удобного хранения и передачи. Он объединяет формат tar (Tape Archive) для объединения файлов и каталогов со сжатием gzip для уменьшения общего размера файла. Формат .tar.gz широко используется в Unix-подобных операционных системах и поддерживается различными инструментами и утилитами архивирования.
Сам формат tar представляет собой конкатенацию записей файлов и каталогов. Каждая запись содержит метаданные о файле или каталоге, такие как его имя, размер, разрешения, права собственности и временные метки изменения. Фактические данные файла хранятся после метаданных в архиве. Архивы Tar могут сохранять структуру каталогов, символические ссылки и другие специальные типы файлов.
Для создания tar-архива используется утилита tar. Она рекурсивно обходит указанный каталог или список файлов и создает один tar-файл, содержащий все файлы и каталоги. Результирующий tar-файл имеет расширение .tar. Команда tar поддерживает различные параметры для управления процессом создания архива, такие как указание имени выходного файла, исключение определенных файлов или каталогов, сохранение разрешений и прав собственности, а также обработка символических ссылок.
Хотя формат tar полезен для объединения файлов, он сам по себе не обеспечивает сжатия. Здесь в игру вступает gzip. Gzip — это популярный алгоритм сжатия, который использует кодирование Лемпеля-Зива (LZ77) для эффективного сжатия данных. Он анализирует входные данные и заменяет повторяющиеся последовательности ссылками на предыдущие вхождения, уменьшая общий размер данных.
Для создания архива .tar.gz утилита tar используется в сочетании с утилитой gzip. Сначала утилита tar создает tar-архив, как описано выше. Затем результирующий tar-файл передается через утилиту gzip, которая сжимает tar-файл с помощью алгоритма gzip. Сжатый вывод обычно имеет расширение .gz, в результате чего получается файл .tar.gz.
Уровень сжатия gzip можно регулировать с помощью параметров командной строки. По умолчанию gzip использует уровень сжатия 6, который обеспечивает хороший баланс между степенью сжатия и скоростью. Более высокие уровни сжатия (до 9) могут привести к уменьшению размера файла, но могут занять больше времени для сжатия. Более низкие уровни сжатия (до 1) отдают приоритет скорости над степенью сжатия.
Чтобы извлечь файлы из архива .tar.gz, процесс выполняется в обратном порядке. Сначала архив распаковывается с помощью утилиты gzip, которая восстанавливает исходный tar-файл. Затем утилита tar используется для извлечения файлов и каталогов из tar-архива. Команда tar поддерживает параметры для указания места извлечения, сохранения разрешений и прав собственности, а также обработки символических ссылок.
Одним из преимуществ формата .tar.gz является его совместимость на разных платформах. Утилиты Tar и gzip широко доступны в Unix-подобных системах, а многие другие операционные системы предоставляют инструменты для работы с файлами .tar.gz. Это позволяет удобно создавать архивы в одной системе и извлекать их в другой, независимо от базовой архитектуры или операционной системы.
В дополнение к утилитам командной строки различные графические инструменты и программы сжатия файлов поддерживают формат .tar.gz. Эти инструменты часто предоставляют удобные для пользователя интерфейсы для создания, извлечения и управления архивами .tar.gz, делая их доступными для пользователей, которые предпочитают графические интерфейсы.
Формат .tar.gz имеет некоторые ограничения и соображения. Он не обеспечивает встроенного шифрования или защиты паролем для архивированных файлов. Если безопасность вызывает беспокойство, необходимо использовать дополнительные методы шифрования или инструменты вместе с .tar.gz. Кроме того, степень сжатия, достигаемая gzip, может варьироваться в зависимости от типа сжимаемых данных. Текстовые файлы и файлы с повторяющимися шаблонами обычно хорошо сжимаются, в то время как уже сжатые файлы (например, изображения, видео) могут не получить значительной выгоды от дальнейшего сжатия gzip.
Несмотря на эти ограничения, формат .tar.gz по-прежнему широко используется благодаря своей простоте, совместимости и эффективности в упаковке и сжатии файлов. Он обычно используется для распространения исходного кода, программных пакетов, р езервных архивов и передачи больших коллекций файлов по сетям или носителям информации.
Подводя итог, формат архива .tar.gz объединяет формат tar для объединения файлов и каталогов со сжатием gzip для создания сжатого архивного файла. Он предлагает удобный и эффективный способ упаковки и сжатия файлов для хранения и передачи, сохраняя при этом совместимость между различными системами. Понимание формата .tar.gz и связанных с ним инструментов ценно для управления и распространения файлов в различных вычислительных средах.
Сжатие файлов уменьшает избыточность, чтобы те же данные занимали меньше бит. Верхняя граница задаётся теорией информации: для без потерь пределом является энтропия источника (см. теорему кодирования источника Шеннона source coding theorem и его оригинальную статью 1948 года «A Mathematical Theory of Communication»). Для сжатия с потерями компромисс между битрейтом и качеством описывает теория rate–distortion.
Большинство компрессоров работают в два этапа. Сначала модель предсказывает или выявляет структуру данных. Затем кодер превращает эти предсказания в почти оптимальные шаблоны битов. Классическая семья моделей — Lempel–Ziv LZ77 (1977) и LZ78 (1978) находят повторяющиеся подстроки и излучают ссылки вместо сырых байтов. На стороне кодирования кодирование Хаффмана (см. статью 1952 года) назначает более короткие коды вероятным символам. Арифметическое кодирование и range coding ещё точнее приближаются к пределу энтропии, а современные Asymmetric Numeral Systems (ANS) дают схожие коэффициенты при табличны х реализациях.
DEFLATE (используют gzip, zlib, ZIP) сочетает LZ77 и Хаффмана. Спецификации открыты: DEFLATE RFC 1951, оболочка zlib RFC 1950и формат gzip RFC 1952. Gzip ориентирован на потоковую передачу и явно не обеспечивает произвольный доступ. PNG закрепляет DEFLATE как единственный метод (окно до 32 КиБ) согласно спецификации «Compression method 0…» и W3C/ISO PNG 2nd Edition.
Zstandard (zstd): современный универсальный компрессор с высокими коэффициентами и очень быстрой декомпрессией. Формат описан в RFC 8878 (и HTML-зеркале) и в референс-спеке на GitHub. Как и gzip, базовый фрейм не предполагает произвольного доступа. Главное преимущество zstd — словари: маленькие образцы корпуса, резко улучшающие сжатие множества крошечных или похожих файлов (см.документацию словарей python-zstandard и пример Nigela Tao). Реализации принимают «unstructured» и «structured» словари (обсуждение).
Brotli: оптимизирован для веб-контента (WOFF2, HTTP). Совмещает статический словарь и DEFLATE-подобное ядро LZ+энтропия. Спецификация — RFC 7932, где указано окно 2WBITS−16 с WBITS в [10, 24] и то, что формат не предоставляет произвольный доступ. Brotli часто превосходит gzip на веб-тексте и быстро декодируется.
Контейнер ZIP: ZIP — файловый архив, поддерживающий разные методы (deflate, store, zstd и др.). Де-фа кто стандарт — APPNOTE PKWARE (см.портал APPNOTE, размещённую копиюи обзоры LC ZIP File Format (PKWARE) / ZIP 6.3.3).
LZ4 ориентирован на максимальную скорость при умеренных коэффициентах. См. страницу проекта и формат фреймов. Подходит для кэшей в памяти, телеметрии и горячих путей, где декомпрессия должна быть почти со скоростью RAM.
XZ / LZMA гнётся за плотностью (высоким коэффициентом), но компрессует медленнее. XZ — контейнер; основную работу делают LZMA/LZMA2 (моделирование наподобие LZ77 + range coding). См.формат .xz, спецификацию LZMA (Павлов)и заметки ядра Linux про XZ Embedded. XZ обычно сжимает лучше gzip и соперничает с современными кодеками высокой плотности, но кодирует дольше.
bzip2 использует преобразование Бэрроуза–Уилера (BWT), move-to-front, RLE и Хаффмана. Обычно даёт файлы меньше, чем gzip, но медленнее; см.официальный мануал и man-страницу (Linux).
Важен размер окна. Ссылки DEFLATE смотрят максимум на 32 КиБ назад (RFC 1951) и ограничение PNG 32 КиБ здесь. Brotli поддерживает окна от ~1 КиБ до 16 МиБ (RFC 7932). Zstd настраивает окно и глубину поиска уровнями (RFC 8878). Базовые потоки gzip/zstd/brotli спроектированы для последовательного чтения; сами форматы не гарантируют произвольный доступ, хотя контейнеры (индексы tar, блочное фреймирование, форматные индексы) могут его добавить.
Форматы выше — lossless: можно восстановить те же байты. Медиа-кодеки часто lossy: они отбрасывают незаметные детали ради меньших битрейтов. Для изображений классический JPEG (DCT, квантование, энтропийное кодирование) стандартизован в ITU-T T.81 / ISO/IEC 10918-1. В аудио MP3 (MPEG-1 Layer III) и AAC (MPEG-2/4) используют перцепционные модели и MDCT (см.ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-7и обзор MDCT здесь). Lossy и lossless могут сосуществовать (PNG для UI, веб-кодеки для изображений/видео/аудио).
Теория Shannon 1948 · Rate–distortion · Кодирование Huffman 1952 · Арифметическое кодирование · Range coding · ANS. Форматы DEFLATE · zlib · gzip · Zstandard · Brotli · LZ4 frame · XZ format. Стек BWT Burrows–Wheeler (1994) · руководство bzip2. Медиа JPEG T.81 · MP3 ISO/IEC 11172-3 · AAC ISO/IEC 13818-7 · MDCT.
Итог: подбирайте компрессор под свои данные и ограничения, измеряйте на реальных входах и не забывайте о выгоде словарей и умного фрейминга. С удачной парой получите меньшие файлы, быстрые передачи и отзывчивые приложения без ущерба корректности и переносимости.
Сжатие файлов - это процесс, который уменьшает размер файла или файлов, обычно для экономии места на диске или ускорения передачи по сети.
Сжатие файлов работает путем идентификации и удаления избыточности в данных. Оно использует алгоритмы для кодирования исходных данных в более маленьком пространстве.
Два основных типа сжатия файлов: без потерь и с потерями. Сжатие без потерь позволяет восстановить исходный файл целиком, в то время как сжатие с потерями обеспечивает более значительное уменьшение размера за счет небольшой потери в качестве данных.
Популярным примером инструмента для сжатия файлов является WinZip, который поддерживает несколько форматов сжатия, включая ZIP и RAR.
При сжатии без потерь качество остается неизменным. Однако при сжатии с потерями может быть заметное снижение качества, поскольку оно удаляет менее важные данные для более значительного уменьшения размера файла.
Да, сжатие файлов безопасно с точки зрения целостности данных, особенно при сжатии без потерь. Однако, как и любые файлы, сжатые файлы могут стать целью для вредоносного ПО или вирусов, поэтому всегда важно иметь надежное программное обеспечение безопасности.
Почти все типы файлов можно сжимать, включая текстовые файлы, изображения, аудио, видео и программные файлы. Однако уровень достижимого сжатия может значительно варьироваться в зависимости от типа файла.
ZIP-файл - это тип формата файла, который использует сжатие без потерь для уменьшения размера одного или нескольких файлов. Несколько файлов в ZIP-файле фактически объединяются в один файл, что также упрощает обмен данными.
Технически, да, хотя дополнительное уменьшение размера может быть минимальным или даже противопродуктивным. Сжатие уже сжатого файла иногда может увеличить его размер из-за метаданных, добавленных алгоритмом сжатия.
Чтобы распаковать файл, обычно вам нужен инструмент для распаковки или разархивации, такой как WinZip или 7-Zip. Эти инструменты могут извлечь исходные файлы из сжатого формата.