Μορφή αρχείου LZMA

Πληροφορίες για το αρχείο LZMA

Τα αρχεία LZMA υποστηρίζουν την παραλληλοποίηση, η οποία επιτρέπει την αποτελεσματική χρήση πολυπύρηνων επεξεργαστών για ταχύτερη συμπίεση και αποσυμπίεση αρχείων. Επιπλέον, το LZMA διακρίνεται για την υψηλή αντοχή του σε ζημιές, καθιστώντας το μια αξιόπιστη επιλογή για μακροχρόνια αποθήκευση σημαντικών δεδομένων. Ο αλγόριθμος διαθέτει επίσης ανοιχτό κώδικα, ο οποίος διευκολύνει την ευρεία εφαρμογή και προσαρμογή του σε διάφορες λύσεις λογισμικού. Λόγω των πλεονεκτημάτων του, το LZMA παραμένει μία από τις πιο αποτελεσματικές μορφές συμπίεσης, παρέχοντας βέλτιστη διαχείριση δεδομένων για χρήστες παγκοσμίως.

Εξέλιξη του LZMA

Ο αλγόριθμος LZMA, που αναπτύχθηκε από τον Igor Pavlov το 1998 ως μέρος του έργου 7-Zip, είχε ως στόχο να δημιουργήσει μια εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδο συμπίεσης δεδομένων. Αρχικά, βασίστηκε στους κλασικούς αλγόριθμους LZ77, ενσωματώνοντας τεχνικές που αύξησαν σημαντικά την απόδοση συμπίεσης. Σταδιακά, το LZMA κέρδισε την αναγνώριση για την ικανότητά του να επεξεργάζεται μεγάλα σύνολα δεδομένων με ελάχιστη κατανάλωση πόρων. Το 2001, ο LZMA έγινε ο βασικός αλγόριθμος συμπίεσης για τη μορφή 7z, ο οποίος κέρδισε γρήγορα δημοτικότητα λόγω της εξαιρετικής του απόδοσης. Επιπλέον, ο αλγόριθμος έχει ενσωματωθεί σε πολυάριθμους αρχειοθέτες και συστήματα αποθήκευσης δεδομένων, ιδιαίτερα σε προϊόντα λογισμικού ανοιχτού κώδικα. Σήμερα, η LZMA συνεχίζει να εξελίσσεται, διατηρώντας τη συνάφειά της μέσω συνεχών ενημερώσεων και βελτιστοποιήσεων, ενισχύοντας τη θέση της ως απαραίτητο εργαλείο στον ψηφιακό κόσμο.

Αρχές του αλγορίθμου LZMA

Ο αλγόριθμος LZMA βασίζεται στη χρήση διαδοχικών επαναλήψεων στα δεδομένα για την επίτευξη υψηλού βαθμού συμπίεσης. Η κύρια ιδέα του αλγορίθμου είναι να δημιουργήσει και να αποθηκεύσει ένα λεξικό που περιέχει υποσυμβολοσειρές που συναντήθηκαν προηγουμένως, οι οποίες στη συνέχεια αντικαθίστανται από αναφορές σε αυτό το λεξικό. Αυτό σας επιτρέπει να μειώσετε σημαντικά τον όγκο των δεδομένων που θα αποθηκευτούν ή θα μεταδοθούν. Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά του LZMA είναι η χρήση κωδικοποίησης εύρους αντί της κωδικοποίησης Huffman. Η κωδικοποίηση εύρους προσφέρει καλύτερη συμπίεση πιο κοντά στην εντροπία των δεδομένων και χρησιμοποιεί μια δυαδική μορφή, αποφεύγοντας τις αργές λειτουργίες διαίρεσης ακεραίων.

Το LZMA χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο LZ77 για να βρει τις μεγαλύτερες αντιστοιχίσεις στο buffer αναζήτησης και στο buffer πρόβλεψης, γράφοντάς τις σε ένα συμπιεσμένο αρχείο με τη μορφή τριπλέτας (απόσταση, μήκος, επόμενος χαρακτήρας). Εάν δεν βρεθεί αντιστοίχιση, ένα byte στην περιοχή [0,255] προστίθεται στο αρχείο. Εάν βρεθεί αντιστοίχιση, καταγράφεται ένα ζεύγος τιμών (απόσταση και μήκος) που κωδικοποιούνται από τη μέθοδο κωδικοποίησης εύρους.

Για να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα με ένα μεγάλο buffer αναζήτησης, ο αλγόριθμος αποθηκεύει τις 4 πιο συνηθισμένες αποστάσεις σε έναν αποκλειστικό πίνακα ιστορικού απόστασης. Εάν κάποια από αυτές τις αποστάσεις εμφανιστεί ξανά, αντικαθίστανται με έναν κωδικό 2 bit που αναφέρεται στον πίνακα ιστορικού απόστασης, μειώνοντας τις πληροφορίες που απαιτούνται για την αποθήκευση του αγώνα.

Το LZMA χρησιμοποιεί έναν κατακερματισμό 2 byte (το τρέχον byte και το επόμενο byte) για να βρει αντιστοιχίσεις στο buffer αναζήτησης. Το μέγεθος του πίνακα κατακερματισμού συνδέεται άμεσα με το μέγεθος του λεξικού. Για παράδειγμα, ένα λεξικό 1 GB χρησιμοποιεί έναν πίνακα κατακερματισμού 512 MB, ο οποίος ελαχιστοποιεί τις συγκρούσεις στη λειτουργία κατακερματισμού.

Αυτή η προσέγγιση πολλαπλών επιπέδων παρέχει αποτελεσματική συμπίεση και αποθήκευση δεδομένων χωρίς σημαντική κατανάλωση πόρων, καθιστώντας τον LZMA έναν από τους πιο αποτελεσματικούς αλγόριθμους συμπίεσης δεδομένων.

Οφέλη από τη μορφή αρχείου .lzma

Εδώ είναι τα κύρια πλεονεκτήματα του LZMA, καθιστώντας το ελκυστική επιλογή για πολλές εφαρμογές συμπίεσης δεδομένων.

• Υψηλός λόγος συμπίεσης: Το LZMA παρέχει έναν από τους υψηλότερους λόγους συμπίεσης μεταξύ των υπαρχόντων αλγορίθμων, ο οποίος σας επιτρέπει να μειώσετε σημαντικά τα μεγέθη αρχείων. Οι μέσες αναλογίες συμπίεσης υπερβαίνουν το 70% σε σύγκριση με άλλες μορφές αρχειοθέτησης.
• Γρήγορη αποσυμπίεση: Ο αλγόριθμος είναι βελτιστοποιημένος για γρήγορη αποσυμπίεση δεδομένων, καθιστώντας το LZMA κατάλληλο για χρήση σε εφαρμογές λογισμικού και συστήματα αποθήκευσης όπου η ταχεία ανάκτηση δεδομένων είναι απαραίτητη.
• Αποτελεσματική διαχείριση μεγάλων αρχείων: Λόγω του μεγάλου μεγέθους του buffer αναζήτησης, το LZMA μπορεί να επεξεργάζεται αποτελεσματικά μεγάλες ποσότητες δεδομένων διατηρώντας παράλληλα υψηλό ρυθμό συμπίεσης.
• Αξιοπιστία και ανοχή ζημιών: Το LZMA παρέχει υψηλή αντοχή σε ζημιές δεδομένων. Ακόμα κι αν προκύψουν σφάλματα κατά την αποθήκευση ή τη μετάδοση, ο σχεδιασμός του επιτρέπει κάποια διόρθωση σφαλμάτων, ελαχιστοποιώντας την απώλεια δεδομένων και διασφαλίζοντας την ακεραιότητα των πληροφοριών σας κατά τη μακροπρόθεσμη αποθήκευση.
• Κωδικός ανοιχτού κώδικα: Η φύση ανοιχτού κώδικα του αλγόριθμου LZMA διευκολύνει την ευρεία εφαρμογή, προσαρμογή και ενσωμάτωσή του σε διάφορες λύσεις λογισμικού, προωθώντας την υιοθέτησή του και τη συνεχή ανάπτυξή του.

Λειτουργίες που υποστηρίζονται από το αρχείο LZMA

Το Aspose.ZIP επιτρέπει στους χρήστες να εξάγουν τόσο μεμονωμένα αρχεία όσο και ολόκληρο το αρχείο. Για το .NET, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το LzmaArchiveClass για να ανοίξετε ένα αρχείο .lzma και, στη συνέχεια, να προχωρήσετε στις εγγραφές του και να τις εξαγάγετε στην επιθυμητή θέση. Μια παρόμοια προσέγγιση χρησιμοποιείται στην Java, όπου χρησιμοποιείτε το LzmaArchive για να ανοίξετε το αρχείο .lzma και να εξαγάγετε τις εγγραφές. Χάρη στο Aspose.ZIP, αυτές οι λειτουργίες γίνονται απλές και βολικές για χρήστες οποιουδήποτε επιπέδου.

Δομή LZMA

Αν και είναι ακριβές να πούμε ότι το LZMA επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τους LZ77 (Lempel-Ziv 1977) και LZ78 (Lempel-Ziv 1978), είναι πιο ακριβές να περιγραφεί το LZMA ως εξέλιξη αυτών των αλγορίθμων, που ενσωματώνει σημαντικές βελτιώσεις.
- Κωδικοποίηση εύρους: Το LZMA αντικαθιστά την κωδικοποίηση Huffman με κωδικοποίηση εύρους, μια πιο αποτελεσματική μέθοδο αναπαράστασης δεδομένων.
- Ιστορικό αποστάσεων: Το LZMA διατηρεί ένα ιστορικό αποστάσεων που χρησιμοποιούνται συχνά, επιταχύνοντας την ανίχνευση αγώνων.
- Πίνακας κατακερματισμού: Το LZMA χρησιμοποιεί έναν πίνακα κατακερματισμού για να επισπεύσει την αναζήτηση για αντίστοιχες ακολουθίες.
- Προβλεπτική Μοντελοποίηση: Το LZMA ενσωματώνει τεχνικές πρόβλεψης μοντελοποίησης για την πρόβλεψη επερχόμενων μοτίβων δεδομένων, ενισχύοντας περαιτέρω τη συμπίεση.

Εσωτερική δομή αρχείου LZMA

• Μεταδεδομένα αρχείου - Παρόμοια με ένα αρχείο tar, κάθε αρχείο αποθηκεύει βασικές πληροφορίες όπως ο χρόνος τροποποίησης και τα δικαιώματα. Ωστόσο, αυτή η ενότητα είναι ευέλικτη και επιτρέπει την παράλειψη ή τη συμπερίληψη πρόσθετων λεπτομερειών όπως λίστες ελέγχου πρόσβασης (ACL) ή εκτεταμένα χαρακτηριστικά (EA) με βάση τις ανάγκες σας. Συνιστάται να συμπεριλάβετε μια ισχυρή συνάρτηση κατακερματισμού (όπως το SHA1) για κανονικά αρχεία για να διασφαλίσετε την ακεραιότητα των δεδομένων.
• Πολλαπλές ροές περιεχομένου - Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά αρχεία, τα αρχεία μπορούν να έχουν περισσότερες από μία ροές δεδομένων στο εσωτερικό αρχείο δεδομένων. Αυτό είναι χρήσιμο για την αποθήκευση εκτεταμένων χαρακτηριστικών ή πιρουνιών πόρων που σχετίζονται με το αρχείο.
• Κεφαλίδες - Το εσωτερικό αρχείο ευρετηρίου περιέχει κεφαλίδες αρχείων, αντικατοπτρίζοντας αυτές που είναι διάσπαρτες σε όλο το εσωτερικό αρχείο δεδομένων. Όμως, όταν αποθηκεύονται χωριστά, οι κεφαλίδες ευρετηρίου πρέπει να αναφέρονται στην αρχική θέση των αντίστοιχων δεδομένων τους μέσα στο αρχείο δεδομένων. Επιπλέον, οι εγγραφές καταλόγου στο ευρετήριο παραθέτουν τα περιεχόμενα αρχεία τους και τις αντίστοιχες μετατοπίσεις τους εντός του ευρετηρίου εσωτερικού αρχείου.
• Αιτιολογία για Διπλότυπα Μεταδεδομένα - Αυτή η επιλογή σχεδίασης εξασφαλίζει αποτελεσματική ροή δεδομένων/αποκωδικοποίηση και τυχαία πρόσβαση σε αρχεία. Επιπλέον, τα μεταδεδομένα συμπιέζονται καλά, με αποτέλεσμα ελάχιστο κόστος αποθήκευσης. Οι δοκιμές δείχνουν ότι τα μεταδεδομένα καταλαμβάνουν συνήθως λιγότερο από το 0,3% του αποθηκευτικού χώρου, καθιστώντας τον συμβιβασμό χρήσιμο.
• Κεφαλίδες μπλοκ - Οι κεφαλίδες μπλοκ, παρόμοιες με το εξωτερικό αρχείο, περιέχουν πληροφορίες μεγέθους μπλοκ και μια μοναδική ακολουθία αναγνωριστικών.

Παραδείγματα χρήσης LZMA Python

Με το API Aspose.ZIP μέσω Python , μπορείτε να διαχειριστείτε εύκολα τα αρχεία LZMA στις εφαρμογές σας, εξαλείφοντας την ανάγκη για άλλο εξωτερικό λογισμικό. Το API περιλαμβάνει την κλάση LzmaArchive , η οποία απλοποιεί την εργασία με τα αρχεία LZMA και την κλάση LzmaCompressionSettings , που σας επιτρέπει να προσαρμόσετε τις ρυθμίσεις συμπίεσης για βέλτιστη απόδοση και μείωση του μεγέθους του αρχείου.

LZMA Python .Net Compression

This example demonstrates how to create a 7z archive using the data.bin file. We use LZMA2 compression algorithm with four streams to efficiently compress data more examples here

    compression_settings = zp.saving.SevenZipLZMA2CompressionSettings()
    compression_settings.compression_threads = 4
    entry_settings = zp.saving.SevenZipEntrySettings(compression_settings)
    with zp.sevenzip.SevenZipArchive(entry_settings) as archive:
        archive.create_entry("data.bin", "data.bin")
        archive.save("result.7z")

Aspose.Zip offers individual archive processing APIs for popular development environments, listed below:

Πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με τα αρχεία LZMA

• αλγόριθμος αλυσίδας Lempel–Ziv–Markov
• docs python org
• Εξαγωγέας TAR.LZMA online

Ο κόσμος ρωτούσε

1. Ποιες μορφές αρχείων χρησιμοποιούν συμπίεση LZMA;

Το LZMA δεν είναι μια μορφή αρχείου από μόνη της, αλλά ένας αλγόριθμος συμπίεσης που χρησιμοποιείται σε διάφορες μορφές αρχειοθέτησης. Μερικά κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν 7z, XZ και περιστασιακά ZIP. Όταν αντιμετωπίζετε ένα αρχείο με αυτές τις επεκτάσεις, μπορεί να συμπιεστεί χρησιμοποιώντας LZM

2. Είναι το LZMA ανοιχτού κώδικα;

Ναι, ο LZMA είναι ένας αλγόριθμος ανοιχτού κώδικα, που τον καθιστά ελεύθερα διαθέσιμο για χρήση και ενσωμάτωση σε διάφορες λύσεις λογισμικού. Αυτή η φύση ανοιχτού κώδικα έχει συμβάλει στην ευρεία υιοθέτηση και τη συνεχή ανάπτυξή του.

3. Ποιες είναι μερικές εναλλακτικές λύσεις για το LZMA;

Αρκετοί αλγόριθμοι συμπίεσης προσφέρουν διαφορετικούς συμβιβασμούς. Το ZIP εξισορροπεί καλά τη συμπίεση και την ταχύτητα, το BZIP2 παρέχει υψηλή συμπίεση με το κόστος της ταχύτητας σε σύγκριση με το LZMA, ενώ το XZ, που βασίζεται στο LZMA, προσφέρει ισχυρή συμπίεση και χρησιμοποιείται συνήθως σε περιβάλλοντα Linux.