【51CTO精选译文】今年，我想为各位读者转发Gionatan Danti所写的一篇饶有意思的文章，这篇文章***发表于其个人博客http://www.ilsistemista.net/，但愿大家也与我一样很喜欢这篇文章。
文件压缩是老把戏：***能够压缩文章的软件之一是“SQ”，其历史可以追溯到上世纪80年代初期，而***款广泛使用、众所周知的压缩工具恐怕非1989年发布的ZIP莫属。
换句话说，压缩文件以节省存储空间不是什么新鲜事；虽然目前TB级别的低成本磁盘提供了庞大空间，但有时压缩还是颇受欢迎，因为加密不仅缩减了存储数据所需的空间，由于减少了写入到存储子系统或从存储子系统读取的数据量，甚至还能提升输入/输出性能。如果将越来越快的处理器速度与多少停滞不前的机械磁盘性能（当然固态硬盘是另一码事）相比较，更是如此。
虽然压缩算法和软件各不一样，但我们基本上可以分成两大类：普通的无损压缩工具和专门的有损压缩工具。
后一类包括压缩系数相当高的压缩工具，只有当你想保护整个一般的信息，你又没有兴趣想准确呈现原始数据的每个比特，才通常使用它们。换句话说，你可以使用有损压缩工具，用来存储高分辨率照片或歌曲，而不是用来将压缩后的可执行文件存储到磁盘上（可执行文件需要逐个比特地***存储），或者用来存储文本日志文件（我们不想丢失文本文件方面的信息，是吧？）。
所以，如果是一般的使用场合，无损压缩工具是不二的选择。但是面对那么多可用的压缩工具，该选择哪个是好？有时候，不同的压缩软件使用同一种基本算法，或者甚至同一种库实现方法，于是到底使用哪一种压缩工具是相对不大重要的选择。不过，在比较使用不同压缩算法的压缩工具时，选择势必是加权的选择：你看重的是高压缩比还是压缩速度？换句话说，你是需要一种速度快、压缩比低的算法，还是一种速度快，但压缩比高的算法？
我们在本文中将介绍多款基于几种不同压缩库的不同压缩工具：
•lz4：一种新的高速压缩软件和算法。
•lzop：基于快速的lzo库，实现了LZO算法。
•gzip和pigz（多线程gzip）：基于zip库，实现了ZIP算法。
•bzip2和pbzip2（多线程bzip2）：基于libbzip2库，实现了Burrows–Wheeler压缩方法。
•7-zip：主要（但不是完全）基于LZMA算法。
•xz：另一种基于LZMA的软件。
软件、实现、库和算法
在讲解压缩未经处理的原始数据之前，不妨先阐述一下相关术语。
无损压缩算法是一种数学算法，它定义了如何将特定的数据集缩减（压缩）成比较小的数据集，但又不丢失信息。换句话说，它需要使用比原始版本更少的比特编码信息，但又不丢失信息。要想做到有用，压缩算法必须是可逆的――它应该让我们能够还原压缩后的数据集，获得原始源数据集的精确副本。不难看到基本功能（压缩、压缩比和压缩速度）如何根源于算法本身，而不同算法的压缩结果和适应范围大不一样。
下一步就是算法实现――简而言之，用来表示压缩算法的数学行为的实际代码。这是另一个关键的步骤：比如说，向量化代码或多线程代码的速度比普通的单线程代码要快得多。
如果某种代码实现被认为足够好，它常常以一种独立的方式来封包化，形成压缩库。以一种独立的库来分化算法实现的优点在于，你可以编写好多不同的压缩软件，而不需要多次重新实现基本的算法。
***，我们有了压缩软件本身。压缩软件提供了命令行接口（CLI）或图形用户界面（GUI），把用户和压缩库“结合”起来。
有时候，算法、库和程序有同一个名称（比如：zip）。而有时候，我们没有独立的库，但它完全是在压缩软件里面编制的。虽然这有点让人混淆，但上述内容仍然适用。
总而言之，我们的基准测试将涵盖算法、库和软件，如下所示：
测试平台和方法
基准测试在搭载如下配置的系统上进行：
•PhenomII 940处理器（四核@ 3.0 GHz，1.8 GHz北桥和6 MB三级缓存）
•8 GB DDR2-800 DRAM（双通道内存模式）
•华硕M4A78 Pro主板（采用AMD 780G + SB700芯片组）
•4只500 GB硬盘（1只西部数据绿盘，3只希捷鱼子酱），4只硬盘采用高级主机控制器接口（AHCI）模式，配置方式采用了软件RAID 10“near”布局。
•操作系统CentOS 6.5 x64
我对两种不同数据集的压缩和解压缩进行了计时：
1.含有未经压缩的CentOS 6.5 最小安装/（root）映像（/boot不包括在内）的tar文件
2.含有Linux 3.14.1稳定内核的tar文件
为了避免磁盘子系统带来的任何影响，我将两个数据集都移到了使用内存作为后备存储器的/dev/shm目录（你可以将它视作内存虚拟盘）。
如果可能，我尽量将单线程结果与多线程结果分开来。不过，7-zip似乎没有线程选择选项；默认情况下，处理器提供多少硬件线程，它就能生成多少线程。于是，我用星号（*）来标记7-zip的结果。
许多压缩工具可以进行某种调优――比如说，选择“-1”通常意味着比“-9”更快（但效果较差）的压缩。我还在适用的地方试用了这些标记。
压缩CentOS 6.5根映像文件
不妨先压缩主要含有大量可执行文件的数据集：最小的CentOS 6.5根映像文件来开始我们的分析。可执行文件和二进制文件常常可以缩减，尽管压缩低有点偏低。
如你所见，无论是压缩还是解压缩，lz4和lzop都兑现了速度很快这一承诺――不过lz4是绝对的赢家。另一方面，它们的压缩系数比较低。不过，要求它们提高压缩比（通过“-9”参数选项符），它们的速度就会大幅慢下来，并不生成明显更小的文件。
Gzip、尤其是bzip2的表现不是很好；虽然它们的压缩系列更高（3X），但它们存在性能严重下降的不足。
7-zip和xz都有非常慢的压缩速度，但有着很高的压缩比和尚可接受的解压缩速度。
切记：这些是单线程结果。可以使用一些多线程压缩软件，让拥有多核的现代处理器充分利用起来：
压缩缩放：
Pigz、pbzip2和pxz得到的结果都远胜于它们的单线程结果。不过，虽然压缩缩放常常非常好，但只有pbzip2也能够解压缩加快。
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压缩linux内核3.14.1源文件
源文件是文本文件，而文本文件一般有着非常好的压缩比。不妨看一下这些压缩软件在压缩linux内核3.14.1 tar源文件时各自的表现如何：
虽然相对排名仍然一样，但我们可以看到两处区别：
1.不出所料，压缩比更高一点。
2.与上一轮测试相比，lzop在压缩时速度快得多。
现在看看多线程测试部分：
压缩缩放：
压缩缩放仍然很出色，而pxz名列末位。
结束语
从上述基准测试可以清楚地看出，每个压缩软件有其特定的使用场合：
•lz4和lzop非常适合实时压缩或近实时压缩，以非常快的速度，提供了大幅节省空间的优点。
•gzip、尤其是多线程pgiz版本，非常适合一般的使用场合：它既有相当高的压缩比，速度也不慢。
•普通的单线程bzip2表现不是非常好：压缩系数和速度都不如xz。只有出色的pbzip2多线程实现多少有所弥补。
•xz是压缩比方面明显的赢家，但它却是压缩和解压缩方面速度较慢的软件之一。如果你主要担心的是压缩比，而不是速度（比如在线存档文件下载），那么选择它不会有错。
•7zip基本上是xz的衍生版本，但它的主要实现属于窗口生态系统。在Linux下，只要使用xz，而不是7-zip。
