На сжатие данных многие пользователи не обращают внимания, но оно буквально окружает нас: любой установочный пакет с новой программой и многие форматы файлов, такие как JPEG для фотографий или разные форматы аудио и видео, используют сжатие (без потерь или с потерями), чтобы сэкономить место на хранилище или время передачи, а также и деньги. Пользователи обычно прибегают к помощи сжатия файлов, когда они сталкиваются с некоторыми ограничениями во время работы с ними. Работа с одним файлом-архивом вместо множества, а также высокий уровень сжатия часто бывают очень актуальны. Впрочем, не менее важно и время, которое уходит на сжатие файлов и архивацию. Мы рассмотрели архиваторы 7zip, FreeArc, WinRAR и WinZip, а также проанализировали уровень и время сжатия. Кто вышел победителем?

На рынке можно найти большое количество программ, которые умеют работать с данными разными способами: хранить их, сжимать, архивировать и т.д. Программы архивации уже не только уменьшают размер файлов и объединяют рабочие данные в один большой архив, но также обрабатывают файлы перед архивацией: некоторые утилиты проверяют данные на вирусы, шифруют файлы, выполняют проверку на повторную архивацию (чтобы не сжимать файлы, которые уже сжаты) и так далее.

Независимо от дополнительных функций, одним из главных параметров является эффективность архиваторов - по крайней мере, если поинтересоваться у энтузиастов. Лучше всего, если архиватор обеспечивает очень высокую степень сжатия, причём для максимально разнообразных типов файлов, да и быстрое время сжатия тоже немаловажно. Многие утилиты способны работать, по крайней мере, с популярным форматом zip, а некоторые также поддерживают архивы rar или LZH. Другие архиваторы часто обещают большую эффективность и большую гибкость. Вопрос заключается в том, какой формат лучшего всего оправдывает себя, если принимать во внимание уровень сжатия и время архивации/распаковки? Будут ли разные утилиты давать одну и ту же производительности при работе с такими популярными файловыми контейнерами, как zip?

Конечно, у нас нет возможности протестировать все доступные архиваторы и утилиты, поэтому мы сконцентрировались на самых популярных (по информации download.com). Лидерами сегодня являются WinRAR и WinZip. Но мы также взяли 7zip и FreeArc. Давайте посмотрим, что могут сделать эти архиваторы для вас.

Есть некоторые факторы, которые следует принимать во внимание при выборе подходящего архиватора.

Приложения и совместимость
Что вас интересует: сжатие или архивация? Для группы небольших файлов, которые необходимо отправить по электронной почте, высокая степень сжатия не так и важна, но имеет смысл объединить все эти файлы в один архив, поскольку работать с ним будет удобнее. Тем более что многие коммерческие приложения обеспечивают высокий уровень интеграции в операционную систему, что позволяет выбирать все необходимые функции простым щелчком правой клавиши мыши по файлам или папкам в Windows Explorer. Лучше всего выбирать популярные контейнеры, такие как zip или rar, если вы хотите отправить данные людям, которых вы не очень хорошо знаете. Скорее всего, многие пользователи смогут открыть и распаковать файлы zip или rar, чего нельзя сказать о других менее популярных форматах.

Ситуация иная, если вы хотите уменьшить размер файла. В данном случае можно попытаться найти не такую популярную, но более мощную утилиту. Впрочем, при этом имеет смысл ознакомиться и с историей утилиты, насколько регулярно она обновлялась и будут ли доступны обновления, когда вы перейдёте на новую операционную систему. Кроме того, не помешает выбирать такую утилиту, чей контейнер могут считывать и распаковывать другие программы.

Уровень сжатия, скорость и типы данных
Лучший уровень сжатия позволяет снизить размер файла, но время архивации может значительно увеличиваться. Современные архиваторы, как правило, оптимизированы под многопоточность, то есть они могут выигрывать от двух- или четырёхъядерных процессоров. Впрочем, по-прежнему существуют некоторые программы, которые нагружают только одно вычислительное ядро. Важно также понимать, что некоторые типы данных, такие как документы или файлы с большим числом повторяющихся участков, можно сжать довольно сильно, хотя другие данные сжимать вообще не имеет смысла, чтобы не тратить лишнее время (их следует просто копировать в архив). Фотографии JPEG, установочные файлы программ и другие подобные данные уже сжаты, поэтому вы не сможете повторно серьёзно снизить размер файла. Как правило, вы получаете незначительно уменьшение размера файла при архивации фотографий или установочных пакетов.

Скорость обработки является вторичной, если вам просто нужно запаковать файлы для отправки по электронной почте, но она становится уже более важной, если вам требуется архивировать большой объём данных. Например, архивация 50 Гбайт разных данных может выполняться так же быстро, как простое копирование файлов, если вы ограничите себя минимальным уровнем сжатия, но она может занять несколько часов на обычном компьютере, если вы решите выбрать максимальный режим сжатия.

Многотомные архивы
Из-за ограничений накопителей или почтовых серверов, часто требуется ограничить размер файлов или резервных контейнеров. Как правило, учётные записи электронной почты до сих пор ограничены 10 или 20 Мбайт на письмо, да и такие носители, как CD, DVD или даже диски Blu-ray, тоже далеко не бесконечны. В подобных случаях имеет смысл создавать архив из нескольких частей (томов), в котором вы сможете задавать размер каждой части. Так называемые многотомные архивы поддерживаются многими современными утилитами архивации, хотя и не всеми.

Поддержка командной строки
Если вы хотите автоматизировать архивацию или интегрировать утилиты сжатия в существующие скрипты, то есть приятная новость: почти все решения, известные нам, поддерживают работу через командную строку. Все четыре программы, рассмотренные в этой статье, предоставляют полноценную поддержку командной строки.

Пароли и шифрование
Чтобы до ваших данных не добрался посторонний, лучше всего защищать содержимое архива паролем и шифрованием. Конечно, при этом на сжатие и шифрование уйдёт чуть больше времени, но зато такая комбинация даёт весьма надёжный уровень защиты. Большинство утилит архивации поддерживают шифрование AES, а некоторые (7zip, WinZip) уже могут выиграть от дополнительных процессорных инструкций ускорения шифрования, которые Intel начала внедрять вместе с двуядерными 32-нм процессорами Core i5. В итоге шифрование не будет оказывать заметного влияния на время обработки в будущем, если ваши утилиты сжатия поддерживают инструкции AES-NI. Что касается AMD, то наверняка лишь вопрос времени, когда подобные инструкции появятся в процессорах этой компании.

Дополнительные ограничения
Впрочем, есть ещё некоторые ограничения, связанные, как правило, с большими размерами файлов и старыми контейнерами. Zip в спецификации 2.0 поддерживает размер архива только до 2 Гбайт, да и один отдельный файл может быть не больше 2 Гбайт. С разделами вашего жёсткого диска могут наблюдаться схожие проблемы: FAT32 на старых системах Windows не понимает файлы больше 4 Гбайт. Если вам потребуется создать более крупный архив, то придётся переходить на NTFS. Наконец, современные утилиты архивации могут потреблинть большое количество памяти, так как крупные словари (где содержатся повторяемые фрагменты) обычно находятся в оперативной памяти. Поэтому лучшую производительность вы получите только тогда, когда ваша утилита архивации не будет упираться в объём доступной памяти.

7zip 9.1 Beta

FreeArc 0.60

WinRAR 3.92 Beta 1

WinZip 14

1. 30 JPEG (67,5 Мбайт);
2. 21 документ PDF (123 Мбайт);
3. 4 файла Excel (9 Мбайт);
4. 10 презентация Powerpoint (67 Мбайт);
5. 17 документов Word (41 Мбайт);
7. вся установочная библиотека OpenOffice 3.1.1 (341 Мбайт).
Общий объём: 650 Мбайт

Собственные форматы: уровень сжатия, размер и время
Сначала мы решили проверить собственные форматы, которые поддерживаются всеми четырьмя архиваторами. Помните, что объём исходных файлов (которые мы добавляли в архив) составляет 650 Мбайт. Мы выбирали уровень сжатия по умолчанию, а также тестировали наилучшие настройки сжатия, которые могли обнаружить в графическом интерфейсе утилиты.


Размер архива. Меньше - лучше.

Если посмотреть на размер архивов, то можно заметить весьма впечатляющую экономию занимаемого пространства. Вполне понятно, что алгоритм сжатия LZMA, а также и формат arc у FreeArc работают наиболее оптимально, размер архива получается от 350 до 356 Мбайт.


Уровень сжатия в процентах. Больше - лучше.

Уровень сжатия на нашей диаграмме показывает, насколько меньше стал получившийся архив. Как видим, архив стал от 39,5% меньше до 46,2%.


Объём архива по отношению к начальным файлам. Меньше - лучше.

А на следующей диаграмме показан обратно пропорциональный результат: какой будет размер архива по сравнению с начальными данными?


Время сжатия. Меньше - лучше.

Время, которое ушло на получение архива, тоже немаловажно. Если WinZip потребовалось от трёх с половиной до четырёх минут, то у 7Zip с алгоритмом LZMA2 и уровнем сжатия по умолчанию ушло всего 45 секунд на выполнение такой же работы. Вполне очевидно, что время сжатия существенно различается. В заключении мы умножим время сжатия на получившийся размер файла, что даст общий индекс производительности, учитывающий оба фактора.

Формат zip: уровень сжатия, размер и время
Теперь мы повторим тот же самый тест, но все утилиты будут использовать привычный формат zip. Это важно, поскольку многие пользователи желают продолжать работать с форматом zip по причинам совместимости, да и любой пользователь, даже не очень технически грамотный, знаком с форматом zip. Мы не смогли использовать утилиту FreeArc, поскольку она не поддерживает сжатие zip.


Размер архива. Меньше - лучше.

В данном случае мы видим, что размер архива намного превышает таковой при использовании собственных форматов сжатия. Кроме того, разница между самым маленьким и большим размером архива намного меньше. Утилита 7zip показала себя очень хорошо, поскольку вы не получите существенной разницы при использовании сжатия по умолчанию или максимального уровня сжатия. WinZip 14 с максимальным уровнем сжатия тоже неплохо показала себя.


Уровень сжатия в процентах. Больше - лучше.

На диаграмме показано, сколько места вы сможете сэкономить после архивации.


Объём архива по отношению к начальным файлам. Меньше - лучше.

А на второй диаграмме показан размер архива по отношению к исходным файлам.


Время сжатия. Меньше - лучше.

Результаты просто впечатляют. Утилита 7zip выполняет сжатие в режиме по умолчанию в восемь раз быстрее, чем в максимальном режиме сжатия. Результаты WinZip и WinRAR находятся посередине. Давайте посмотрим на финальные результаты эффективности, которые учитывают уровень сжатия и время.

Размер архива, умноженный на время архивации. Меньше - лучше.

На диаграмме представлен итоговый результат для собственных форматов архиваторов. Мы умножили время архивации на получившийся размер архива. Чем меньше обе составляющие, тем ниже итоговый результат. Вполне очевидно, что архиватор WinZip, который является наиболее популярной и дружественной к пользователям утилитой, оказался в этом тесте в аутсайдерах. И всё дело в том, что архиватор до сих пор является однопоточным приложением. Если бы разработчики потратили достаточное время, чтобы оптимизировать свой продукт, то результат мог бы быть намного лучше.

WinRAR даёт прекрасные результаты в обоих режимах, но явным победителем можно назвать утилиту 7zip в режиме сжатия LZMA2 по умолчанию. Если вы хотите сочетать быструю архивацию с высоким уровнем сжатия, то это именно такой случай - утилита лучше всего показала себя с нашим тестовым набором на 650 Мбайт из разных файлов.


Размер архива, умноженный на время архивации. Меньше - лучше.

Давайте взглянем на результаты zip, которые тоже важны для многих пользователей, у которых нет возможности выбора формата архивирования. Опять же, утилита 7zip дала высокий уровень сжатия при очень маленьком времени выполнения задания. Утилиты WinRAR и WinZip явно отстают. Максимальный уровень сжатия заметно увеличивает время обработки, особенно у 7zip.

Итого
Мы рассмотрели четыре утилиты архивации, а также провели тесты сжатия нашего 650-Мбайт набора разных файлов. В первой серии тестов каждый архиватор использовал собственный формат сжатия, а именно 7z с LZMA2 для 7zip, arc для FreeArc, rar для WinRAR и zip/best для WinZip. Во второй серии тестов мы сравнили результаты сжатия в популярный формат zip, который важен для большинства пользователей.

Собственные форматы
Результаты довольно интересны, поскольку мы наблюдаем серьёзные различия по времени обработки и не менее серьёзные различия по размеру получающегося архива. Утилиты arc и 7zip/LZMA2 обеспечили минимальный размер архива нашего тестового набора при выборе максимального уровня сжатия. К сожалению, при этом arc и LZMA отнимают весьма существенное время. Если вы хотите сочетать высокий уровень сжатия с приемлемым временем обработки, то мы рекомендуем алгоритм LZMA2 утилиты 7zip со штатными настройками.

Формат Zip
Если использовать zip в разных утилитах, то итоговый размер архива не будет существенно различаться. Архиваторы 7zip и WinZip дали самую высокую степень сжатия при выборе максимального режима. Однако время обработки в обоих случаях было слишком долгим.

Победители?
Если вы можете свободно выбирать формат архиватора, и если вы хотите получить баланс между уровнем сжатия и временем обработки, то 7zip с алгоритмом LZMA2 и WinRAR (оба варианта при штатных настройках) смогут дать наилучший результат в целом. Если же вы не можете уйти с формата zip, то лучше выбирать, опять же, 7zip или WinRAR, и вновь на штатных настройках. Если вы будете выставлять максимальное сжатие, то вас, вероятно, не волнует время обработки, поэтому в этом отношении мы не будем давать каких-либо рекомендаций.

Остаётся отметить, что утилиты WinRAR и WinZip стали нашими победителями по дружественному к пользователю интерфейсу. Набор функций, особенно у WinZip, очень богатый - от него смогут немало выиграть технически менее подкованные пользователи. WinZip обеспечивает максимальный набор функций, а WinRAR предоставляет специального Мастера для пошагового выполнения действий. Энтузиастов и любителей командной строки вряд ли смутят утилиты 7zip и FreeArc.

Проигравшие?
Мы постарались подобрать тестовый набор с разными типами файлов, но вполне возможно, что после тонкой настройки каждого архиватора можно получить чуть лучшие результаты. Впрочем, с точки зрения производительности нам остаётся только посетовать на отсутствие у WinZip поддержки многопоточности. Это единственная утилита, которая по-прежнему опирается на одно вычислительное ядро во времена, когда шестиядерные CPU уже на горизонте.

Дмитрий Чеканов, 7 февраля 2010