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一、壓縮介紹

現(xiàn)在這個時代電子信息發(fā)展迅猛，數(shù)據(jù)量越來越龐大，小米10手機攝像頭技術(shù)都達到1億像素；2021年9月，三星甚至提出2億像素的傳感器技術(shù)。因此，壓縮數(shù)據(jù)成為數(shù)據(jù)存儲和傳輸中用于降低成本和時間的關(guān)鍵技術(shù)。

2億像素的ISOCELL HP1，5000萬像素的ISOCELL GN5

壓縮技術(shù)又分為有損壓縮與無損壓縮兩類，兩者的主要區(qū)別是：有損壓縮還原時跟原始信息不是完全一樣，但是不影響使用，比如音頻、圖片、視頻類信息；無損壓縮還原時跟原始信息完全一樣，比如本文要介紹的常用壓縮軟件RAR，Zip等壓縮方法。

Windows下比較熟知的壓縮方法有zip或者RAR，為了便于壓縮與解壓的使用，開發(fā)了許多的解壓縮軟件，比如：winrar、好壓、快壓、360壓縮等。但是在Linux比較常用的壓縮方法卻是gzip、bzip2、compress等，比如官方下載的gcc編譯器源碼壓縮文件就是基于gzip壓縮的：gcc-11.2.0.tar.gz。

打包或者壓縮格式很多，目前主流使用的有如下表所示幾種：

表一

表二

對于表二類似“xxx.tar.gz”等格式的文件，是Linux下的一種文件格式，生成該格式文件分為兩個步驟，（1）、xxx文件打包為xxx.tar；（2）、xxx.tar壓縮為xxx.tar.gz。下面大概介紹Linux下tar打包與gz、bz2等壓縮工具的使用。

二、Linux打包tar

由于Linux中的很多壓縮程序只能針對一個文件進行壓縮，因此如果包含許多文件，則需要將所有文件打包為一個文件，然后再壓縮。

Linux下最常用的打包程序就是tar，使用tar程序打出來的包我們常稱為tar包，tar包文件的擴展名通常是.tar。生成tar包后，就可以用其它的程序（gzip或bzip2等）來進行壓縮了。

2.1、tar文件結(jié)構(gòu)

Tar指令只用于多文件打包，并不壓縮文件，因此打包后的文件并沒有減小，反而由于在打包時會在每個文件頭加入512字節(jié)的tar頭部信息，使得打包后的文件略微變大。比如當(dāng)前有文件a1.c、a2.c、a3.c，每個文件100k，打包后文件的文件結(jié)構(gòu)如下圖所示：

如上圖所示，3個文件共300k，通過tar打包后，至少為301.5k；因為tar文件是按塊存儲，每個塊為512bytes大小，所以tar文件大小應(yīng)該為512字節(jié)的倍數(shù)，如果a1.c文件大小為99.7k，則通過tar打包時，最后0.3k必須填充為0，補足至100k（滿足512字節(jié)的倍數(shù)）。

2.2、tar_header頭部結(jié)構(gòu)

tar_header為512字節(jié)的塊結(jié)構(gòu)，保存后面的文件信息，tar源碼的tar.h文件中該header結(jié)構(gòu)如下圖所示，該header結(jié)構(gòu)剛好是一個塊大小，即512字節(jié)每個塊。

tar源碼版本為“tar-1.26.tar.gz”，可通過以下網(wǎng)盤鏈接下載：

鏈接：
https://pan.baidu.com/s/1T34dYxBRWKYE8jmFvv_2aw

提取碼：ppw2

tar打包函數(shù)入口為create_archive()，在源碼文件create.c中。

2.3、tar命令打包

tar 命令用于打包操作時，該命令的基本格式為：tar [選項] 源文件或目錄。tar命令常用的選項及各自的含義如下圖所示。

（1）、創(chuàng)建2個文件a1.txt、a2.txt，分別輸入如下內(nèi)容：

（2）、tar命令進行打包，生成aTar.tar打包文件

2.4、aTar.tar文件內(nèi)容分析

通過UltraEdit打開上面tar命令打包生成的aTar.tar文件，可以看到aTar.tar文件格式為：首先是a1.txt的tar_header信息，然后是a1.txt的內(nèi)容；接著是a2.txt的tar_header信息，然后是a2txt的內(nèi)容。

（1）、第一塊：從地址0x00000000h位置到0x00000200h之間（共512字節(jié)）是a1.txt的tar_header信息：

根據(jù)如上結(jié)構(gòu)struct posix_header結(jié)構(gòu)體的定義，說明幾個字段含義：

a>、最開始的位置存儲name，大小為100字節(jié)，內(nèi)容為61 31 2E 74 78 74 00,即為“a1.txt”；

b>、后面是mode字段內(nèi)容為30 30 30 30 36 34 34 00，即為“0000644”，表示a1.txt文件的操作權(quán)限，與ls命令查詢a1.txt文件權(quán)限一致。

c>、uid、gid信息，即當(dāng)前l(fā)inux登錄用戶id與組id，這兩個id的內(nèi)容均為30 30 30 31 37 35 30 00，即為“0001750”，該值為八進制，轉(zhuǎn)為十進制為1000，與id命令查詢的結(jié)果一致。

d>、size字段值為30 30 30 30 30 30 30 30 30 33 33 00，即為“00000000033”，該值為八進制，轉(zhuǎn)為十進制為27，表示a1.txt文件大小為27字節(jié)，與文件內(nèi)容大小一致：

e>、magic字段值為75 73 74 61 72 20，即為“ustar”，表示當(dāng)前包為tar文件；

f>、uname與gname為當(dāng)前l(fā)inux登錄用戶名與組名，即kevin。

（2）、第二塊：從地址0x00000200h位置到0x00000400h之間（共512字節(jié)）是a1.txt的內(nèi)容，雖然a1.txt的內(nèi)容為27字節(jié)，但是塊大小為512，不足地方補0。

（3）、第三塊：從地址0x00000400h位置到0x00000600h之間（共512字節(jié)）是a2.txt的tar_header信息：

a2.txt的tar_header信息格式與a1.txt的tar_header一致，其size字段為“00000000025”，轉(zhuǎn)為十進制為21，表示a2.txt內(nèi)容為21個字符，確認一致。

（4）、第四塊：從地址0x00000600h位置到0x00000800h之間（共512字節(jié)）是a2.txt的內(nèi)容，雖然a2.txt的內(nèi)容為21字節(jié)，但是塊大小為512，不足地方補0。

注：以上與“2.1、tar文件的結(jié)構(gòu)一致”！??！

三、Linux壓縮至gz、bz2、z格式

Linux下文件壓縮屬于無損壓縮，解壓縮還原時必須和原文件一致，否則會導(dǎo)致程序運行錯誤；其基本原理為，通過查找文件內(nèi)的重復(fù)字節(jié)，建立一個相同字節(jié)的詞典文件，并用一個代碼表示。比如如下文件：

重復(fù)的字符串“小扇子的筆記”可以用一個代碼“a”表示，則文件內(nèi)容可以表示為：

這文件的大小就縮小了，還原回來也是無信息損失的。

當(dāng)然壓縮算法遠比這個復(fù)雜，Linux下的壓縮工具常用的有GNU組織開發(fā)的gzip（.gz）、壓縮能力更強的bzip2（.bz2）、比較古老的壓縮指令compress（.Z）、以及最新的提供最佳壓縮率的XZ（.xz）。

這些壓縮命令只能用來壓縮文件，不能壓縮目錄，即便指定了目錄，也只能壓縮目錄內(nèi)的所有文件；同時只能壓縮單個文件，因此通常與tar打包命令一起使用，在tar打包命令中加入如下選項即可調(diào)用對應(yīng)的壓縮命令進行壓縮：

3.1、gzip壓縮

在tar指令中加入‘-z’選項，調(diào)用gzip進行壓縮。

解壓縮命令為：tar –xzf a.tar.gz。

3.2、bzip2壓縮

在tar指令中加入‘-j’選項，調(diào)用bzip2進行壓縮。

解壓縮命令為：tar –xjf a.tar.bz2。

3.3、xz壓縮

在tar指令中加入‘-J’選項，調(diào)用xz進行壓縮。

解壓縮命令為：tar –xJf a.tar.xz。

3.4、compress壓縮

現(xiàn)在新的Linux系統(tǒng)都沒有安裝ncompress壓縮工具，需要先安裝：

然后在tar指令中加入‘-Z’選項，調(diào)用compress進行壓縮。

解壓縮命令為：tar –xZf a.tar.Z。

3.5、其他壓縮工具

Windows下常用的壓縮格式zip與rar在Linux下也是支持的。

（1）、Linux下提供了zip和unzip程序，zip是壓縮程序，unzip是解壓程序；

（2）、linux下處理.rar文件，需要安裝RAR for Linux，如下指令：
　　# tar -xzpvf rarlinux-3.2.0.tar.gz
　　# cd rar
　　# make
　　安裝后有rar和unrar這兩個程序，rar是壓縮程序，unrar是解壓程序。