Snappy (библиотека)

Snappy (ранее — Zippy)^[5] — библиотека для быстрого сжатия и распаковки данных, написанная на C++ в Google на основе LZ77; открыта в 2011 году^[6][7][8]. Основной целью стало достижение высокой скорости сжатия, при этом задач наибольшего сжатия или совместимости с другими библиотеками не ставилось. В 2011 году скорость сжатия на одном ядре Core i7 (2,26 ГГц, 64 бита) достигала 250 МБ/с и 500 МБ/с для распаковки^[8], однако при этом коэффициент сжатия^[en] оказался на 20 — 100 % ниже, чем у gzip^[9].

Применяется в проектах Google, например, таких как BigTable, MapReduce и во внутренней системе RPC, используется в столбцовом движке для MariaDB^[10], Cassandra^[11], форматах файлов для экосистемы Hadoop^[12], LevelDB^[en][13], MongoDB^[14], RocksDB^[en][15]. Является хорошо переносимой, не использует ассемблерные вставки.

Распространяется в виде обёрток над Си и C++; существуют интерфейсы для ряда других языков, в том числе для C#, Лиспа, Erlang, Go, Haskell, Haxe, Java, Lua, Node.js, Perl, PHP, Python, R, Ruby, Rust, Smalltalk.

Формат потока

Кодирование в Snappy — побайтовое, в потоке могут быть только байты. Формат избегает энтропийного кодирования, используя алгоритм Хаффмана или арифметическое кодирование в зависимости от ситуации.

Первый байт в потоке определяет размер несжатых данных, хранится в виде little endian «varint», то есть целое число в коде переменной длины^[en]. Первые семь бит каждого байта используются для данных, а восьмой бит — флаг конца поля, описывающего этот размер.

Остальные байты потока закодированы в виде одного из четырёх типов элемента. Тип элемента закодирован в первые два бита первого байта (байт тега — tag byte) элемента.^[16]

Обозначения: код — ссылка на словарь; сдвиг — сдвиг от текущей позиции назад к уже распакованному потоку; длина — количество байтов кода из словаря.

• 00 — несжатые данные; последующие 6 битов используются для хранения размера данных; если размер занимает более 60 байтов, будет использован код нефиксированной ширины
• 01 — код, хранящий длину (3 бита) и сдвиг (11 битов); один байт после тега используется для невместившейся части сдвига
• 10 — код, хранящий длину (6 бит) тега и сдвиг в виде двухбайтового числа после тега
• 11 — код, хранящий длину (6 бит) тега и сдвиг в виде четырёхбайтового числа после тега

Размер словаря ограничен ${\displaystyle 2^{16}}$ байтами (${\displaystyle 2^{15}}$ для версии 1.0).

Пример потока

Оригинальный текст:

Wikipedia is a free, web-based, collaborative, multilingual encyclopedia project.

Сжатый поток:

0000000: ca02 f042 5769 6b69 7065 6469 6120 6973  ...BWikipedia is

Первые 2 байта 0xCA02 — это длина, выраженная в виде little-endian varint (см. также Protocol Buffers для спецификации varint — записи целого числа переменной длины), таким образом, наиболее значимый байт здесь — это 02. 0x02CA (вид LE) = 0x014A = 330 байт. Следующие два байта 0xF042 указывают, что далее будет этот же литерал на позиции 66+1

0000010: 2061 2066 7265 652c 2077 6562 2d62 6173   a free, web-bas
0000020: 6564 2c20 636f 6c6c 6162 6f72 6174 6976  ed, collaborativ
0000030: 652c 206d 756c 7469 6c69 6e67 7561 6c20  e, multilingual
0000040: 656e 6379 636c 6f09 3ff0 1470 726f 6a65  encyclo.?.proje

0x09 — это байт тега типа 01 с длиной 4 бита и сдвигом = 0x3F = 63₁₀ или "pedia "; 0xf014 — это литерал с длиной 20+1 байт

0000050: 6374 2e00 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ct.

В примере все повторения подстроки из четырёх и более символов были устранены процессом сжатия. Большинство других библиотек может сжать этот пример лучше. В отличие от классических архиваторов gzip или bzip2, в Snappy не применяется энтропийное кодирование (такое, как код Хаффмана) и символы алфавита не переупаковываются в более компактные битовые последовательности в соответствии с частотой их встречаемости.

Примечания

Эта страница в последний раз была отредактирована 14 июня 2023 в 15:30.