文件压缩与解压

章节介绍

在 Linux 系统中，文件压缩与解压是一项非常重要的日常操作。无论是备份数据、传输文件还是节省存储空间，都需要使用文件压缩工具。Linux 提供了多种文件压缩与解压工具，每种工具都有其特定的压缩算法和使用场景。tar 命令是最常用的归档工具，可与 gzip、bzip2、xz 等压缩工具结合使用；zip 和 unzip 命令则与 Windows 系统兼容，适合跨平台文件传输。本教程将详细介绍这些文件压缩与解压工具的使用方法和选项，帮助你掌握如何高效地在 Linux 系统中进行文件压缩与解压操作。

核心知识点

tar 命令

基本功能

• 功能：创建和提取归档文件
• 特点：可与多种压缩工具结合使用，是 Linux 系统中最常用的归档工具
• 适用场景：备份数据、打包文件、跨目录文件管理

基本语法

# 创建归档文件
tar [选项] [归档文件] [文件/目录...]

# 提取归档文件
tar [选项] [归档文件]

常用选项

基本用法示例

# 创建归档文件
# 创建包含 file1 和 file2 的归档文件 archive.tar
tar -cvf archive.tar file1 file2

# 创建包含目录 dir 的归档文件 archive.tar
tar -cvf archive.tar dir

# 查看归档文件内容
tar -tvf archive.tar

# 提取归档文件到当前目录
tar -xvf archive.tar

# 提取归档文件到指定目录
tar -xvf archive.tar -C /tmp

# 向归档文件添加文件
tar -rvf archive.tar file3

# 更新归档文件中的文件
tar -uvf archive.tar file1

# 排除指定文件/目录创建归档
tar -cvf archive.tar --exclude="*.log" --exclude="dir1" dir

# 只包含指定文件创建归档
tar -cvf archive.tar --include="*.txt" dir

# 保留文件权限创建归档
tar -cpvf archive.tar file1

# 保留绝对路径创建归档
tar -cPvf archive.tar /path/file1

与压缩工具结合使用

# 使用 gzip 压缩
# 创建 gzip 压缩的归档文件 archive.tar.gz
tar -czvf archive.tar.gz file1 dir

# 提取 gzip 压缩的归档文件
tar -xzvf archive.tar.gz

# 提取 gzip 压缩的归档文件到指定目录
tar -xzvf archive.tar.gz -C /tmp

# 查看 gzip 压缩的归档文件内容
tar -tzvf archive.tar.gz

# 使用 bzip2 压缩
# 创建 bzip2 压缩的归档文件 archive.tar.bz2
tar -cjvf archive.tar.bz2 file1 dir

# 提取 bzip2 压缩的归档文件
tar -xjvf archive.tar.bz2

# 查看 bzip2 压缩的归档文件内容
tar -tjvf archive.tar.bz2

# 使用 xz 压缩
# 创建 xz 压缩的归档文件 archive.tar.xz
tar -cJvf archive.tar.xz file1 dir

# 提取 xz 压缩的归档文件
tar -xJvf archive.tar.xz

# 查看 xz 压缩的归档文件内容
tar -tJvf archive.tar.xz

gzip 命令

基本功能

• 功能：使用 gzip 算法压缩文件
• 特点：压缩速度快，压缩率适中
• 适用场景：快速压缩文件，适合中小型文件

基本语法

# 压缩文件
gzip [选项] [文件...]

# 解压文件
gunzip [选项] [压缩文件...]
gzip -d [选项] [压缩文件...]

常用选项

基本用法示例

# 压缩文件
# 压缩 file.txt 文件为 file.txt.gz
gzip file.txt

# 压缩多个文件
gzip file1.txt file2.txt

# 解压文件
# 解压 file.txt.gz 文件为 file.txt
gunzip file.txt.gz
gzip -d file.txt.gz  # 等同于 gunzip

# 压缩文件并保留原始文件
gzip -k file.txt

# 解压文件并保留压缩文件
gunzip -k file.txt.gz

# 显示压缩文件信息
gzip -l file.txt.gz

# 递归压缩目录
gzip -r dir

# 递归解压目录
gunzip -r dir.gz

# 测试压缩文件完整性
gzip -t file.txt.gz

# 设置压缩级别
gzip -1 file.txt  # 最快压缩
gzip -9 file.txt  # 最小压缩

# 将压缩结果输出到标准输出
gzip -c file.txt > file.txt.gz

# 将解压结果输出到标准输出
gunzip -c file.txt.gz > file.txt

bzip2 命令

基本功能

• 功能：使用 bzip2 算法压缩文件
• 特点：压缩率比 gzip 高，但压缩速度较慢
• 适用场景：需要较高压缩率的场景，适合大型文件

基本语法

# 压缩文件
bzip2 [选项] [文件...]

# 解压文件
bunzip2 [选项] [压缩文件...]
bzip2 -d [选项] [压缩文件...]

常用选项

基本用法示例

# 压缩文件
# 压缩 file.txt 文件为 file.txt.bz2
bzip2 file.txt

# 压缩多个文件
bzip2 file1.txt file2.txt

# 解压文件
# 解压 file.txt.bz2 文件为 file.txt
bunzip2 file.txt.bz2
bzip2 -d file.txt.bz2  # 等同于 bunzip2

# 压缩文件并保留原始文件
bzip2 -k file.txt

# 解压文件并保留压缩文件
bunzip2 -k file.txt.bz2

# 显示压缩文件信息
bzip2 -l file.txt.bz2

# 递归压缩目录
bzip2 -r dir

# 递归解压目录
bunzip2 -r dir.bz2

# 测试压缩文件完整性
bzip2 -t file.txt.bz2

# 设置压缩级别
bzip2 -1 file.txt  # 最快压缩
bzip2 -9 file.txt  # 最小压缩

# 将压缩结果输出到标准输出
bzip2 -c file.txt > file.txt.bz2

# 将解压结果输出到标准输出
bunzip2 -c file.txt.bz2 > file.txt

xz 命令

基本功能

• 功能：使用 xz 算法压缩文件
• 特点：压缩率比 bzip2 更高，但压缩速度更慢
• 适用场景：需要最高压缩率的场景，适合大型文件和归档

基本语法

# 压缩文件
xz [选项] [文件...]

# 解压文件
unxz [选项] [压缩文件...]
xz -d [选项] [压缩文件...]

常用选项

基本用法示例

# 压缩文件
# 压缩 file.txt 文件为 file.txt.xz
xz file.txt

# 压缩多个文件
xz file1.txt file2.txt

# 解压文件
# 解压 file.txt.xz 文件为 file.txt
unxz file.txt.xz
xz -d file.txt.xz  # 等同于 unxz

# 压缩文件并保留原始文件
xz -k file.txt

# 解压文件并保留压缩文件
unxz -k file.txt.xz

# 显示压缩文件信息
xz -l file.txt.xz

# 递归压缩目录
xz -r dir

# 递归解压目录
unxz -r dir.xz

# 测试压缩文件完整性
xz -t file.txt.xz

# 设置压缩级别
xz -0 file.txt  # 最快压缩
xz -9 file.txt  # 最小压缩

# 使用极致压缩模式
xz -e file.txt

# 将压缩结果输出到标准输出
xz -c file.txt > file.txt.xz

# 将解压结果输出到标准输出
unxz -c file.txt.xz > file.txt

zip 命令

基本功能

• 功能：创建 ZIP 格式的压缩文件
• 特点：与 Windows 系统兼容，支持跨平台文件传输
• 适用场景：需要与 Windows 系统交换文件，或需要密码保护的场景

基本语法

# 创建 ZIP 文件
zip [选项] [ZIP 文件] [文件/目录...]

# 解压 ZIP 文件
unzip [选项] [ZIP 文件]

常用选项

zip 命令选项：

unzip 命令选项：

基本用法示例

# 创建 ZIP 文件
# 创建包含 file.txt 文件的 archive.zip
test.zip

# 创建包含多个文件的 ZIP 文件
zip archive.zip file1.txt file2.txt

# 递归压缩目录
zip -r archive.zip dir

# 查看 ZIP 文件内容
unzip -l archive.zip

# 解压 ZIP 文件到当前目录
unzip archive.zip

# 解压 ZIP 文件到指定目录
unzip archive.zip -d /tmp

# 从 ZIP 文件中删除文件
zip -d archive.zip file.txt

# 向 ZIP 文件添加文件
zip -g archive.zip file3.txt

# 更新 ZIP 文件中的文件
zip -u archive.zip file.txt

# 加密 ZIP 文件
zip -e archive.zip file.txt

# 解压加密的 ZIP 文件
unzip archive.zip
# 会提示输入密码

# 使用密码解压 ZIP 文件
unzip -P password archive.zip

# 压缩文件并删除原始文件
zip -m archive.zip file.txt

# 不保存目录结构
zip -j archive.zip dir/*

# 排除指定文件
zip -x "*.log" -r archive.zip dir

# 不覆盖已存在的文件
unzip -n archive.zip

# 覆盖已存在的文件
unzip -o archive.zip

# 测试 ZIP 文件完整性
unzip -t archive.zip

# 将解压结果输出到标准输出
unzip -p archive.zip file.txt

其他压缩工具

7z 命令

• 功能：创建和提取 7z 格式的压缩文件
• 特点：压缩率高，支持多种格式
• 安装：

  # Ubuntu/Debian
  sudo apt install p7zip-full
  
  # CentOS/RHEL
  sudo yum install p7zip p7zip-plugins
  
  # Fedora
  sudo dnf install p7zip p7zip-plugins

• 基本用法：

  # 创建 7z 文件
  7z a archive.7z file1 dir
  
  # 提取 7z 文件
  7z x archive.7z
  
  # 列出 7z 文件内容
  7z l archive.7z

rar 命令

• 功能：创建和提取 RAR 格式的压缩文件
• 特点：压缩率高，支持分卷压缩
• 安装：

  # Ubuntu/Debian
  sudo apt install rar unrar
  
  # CentOS/RHEL
  sudo yum install rar unrar
  
  # Fedora
  sudo dnf install rar unrar

• 基本用法：

  # 创建 RAR 文件
  rar a archive.rar file1 dir
  
  # 提取 RAR 文件
  unrar x archive.rar
  
  # 列出 RAR 文件内容
  unrar l archive.rar

实操案例

案例1：备份系统配置文件

目标：使用 tar 命令备份系统配置文件到压缩归档

步骤：

1. 创建备份目录：

   mkdir -p ~/backup

2. 备份 /etc 目录：

   # 使用 gzip 压缩
   sudo tar -czvf ~/backup/etc_backup_$(date +%Y%m%d).tar.gz /etc
   
   # 使用 bzip2 压缩
   sudo tar -cjvf ~/backup/etc_backup_$(date +%Y%m%d).tar.bz2 /etc
   
   # 使用 xz 压缩
   sudo tar -cJvf ~/backup/etc_backup_$(date +%Y%m%d).tar.xz /etc

3. 备份特定配置文件：

   # 备份网络配置文件
   sudo tar -czvf ~/backup/network_backup_$(date +%Y%m%d).tar.gz /etc/network /etc/netplan
   
   # 备份 SSH 配置文件
   sudo tar -czvf ~/backup/ssh_backup_$(date +%Y%m%d).tar.gz /etc/ssh

4. 查看备份文件：

   ls -lh ~/backup/

5. 测试提取备份文件：

   mkdir -p ~/test_restore
   sudo tar -xzvf ~/backup/etc_backup_$(date +%Y%m%d).tar.gz -C ~/test_restore
   ls -la ~/test_restore/etc/

案例2：压缩日志文件

目标：使用 gzip 命令压缩旧日志文件，节省存储空间

步骤：

1. 查找旧日志文件：

   find /var/log -name "*.log" -mtime +7

2. 压缩旧日志文件：

   # 压缩并保留原始文件
   find /var/log -name "*.log" -mtime +7 -exec gzip -k {} \;
   
   # 压缩并删除原始文件
   find /var/log -name "*.log" -mtime +7 -exec gzip {} \;

3. 批量压缩日志文件：

   # 压缩所有 .log 文件
   gzip /var/log/*.log
   
   # 递归压缩目录中的 .log 文件
   gzip -r /var/log

4. 查看压缩后的文件：

   ls -lh /var/log/*.gz

5. 解压日志文件查看：

   # 解压并查看
   gunzip -c /var/log/syslog.gz | less
   
   # 解压到指定文件
   gunzip -c /var/log/syslog.gz > /tmp/syslog.txt

案例3：创建跨平台压缩文件

目标：使用 zip 命令创建与 Windows 系统兼容的压缩文件

步骤：

1. 创建包含文档的 ZIP 文件：

   zip -r documents.zip ~/Documents

2. 创建加密的 ZIP 文件：

   zip -e -r secure_documents.zip ~/Documents

3. 创建不包含目录结构的 ZIP 文件：

   zip -j images.zip ~/Pictures/*.jpg

4. 查看 ZIP 文件内容：

   unzip -l documents.zip

5. 解压 ZIP 文件：

   # 解压到当前目录
   unzip documents.zip
   
   # 解压到指定目录
   unzip documents.zip -d /tmp

案例4：比较不同压缩算法的效果

目标：比较 gzip、bzip2、xz 三种压缩算法的压缩率和速度

步骤：

1. 创建测试文件：

   # 创建一个 100MB 的测试文件
   dd if=/dev/zero of=testfile bs=1M count=100

2. 使用 gzip 压缩：

   time gzip -9 testfile
   ls -lh testfile.gz

3. 使用 bzip2 压缩：

   gunzip testfile.gz  # 解压
   time bzip2 -9 testfile
   ls -lh testfile.bz2

4. 使用 xz 压缩：

   bunzip2 testfile.bz2  # 解压
   time xz -9 testfile
   ls -lh testfile.xz

5. 比较结果：

   • 压缩率：xz > bzip2 > gzip
   • 压缩速度：gzip > bzip2 > xz
   • 解压速度：gzip > bzip2 > xz

案例5：分卷压缩大文件

目标：使用 split 命令分卷压缩大文件，便于传输

步骤：

1. 使用 tar 压缩大文件：

   tar -czvf large_file.tar.gz large_file

2. 分卷压缩：

   # 分割为 100MB 的卷
   split -b 100M large_file.tar.gz large_file.tar.gz.part
   
   # 查看分卷文件
   ls -lh large_file.tar.gz.part*

3. 合并分卷文件：

   # 在目标系统上合并
   cat large_file.tar.gz.part* > large_file.tar.gz
   
   # 解压
   tar -xzvf large_file.tar.gz

4. 使用 zip 分卷压缩：

   # 创建分卷 ZIP 文件
   zip -s 100M -r large_archive.zip large_dir
   
   # 查看分卷文件
   ls -lh large_archive.z*

常见问题与解决方案

问题1：压缩文件时磁盘空间不足

解决方案：

• 使用分卷压缩：将大文件分割为多个小文件

  split -b 100M large_file large_file.part

• 选择更高效的压缩算法：使用 xz 算法获得更高的压缩率

  tar -cJvf archive.tar.xz large_dir

• 排除不必要的文件：使用 --exclude 选项排除不需要压缩的文件

  tar -czvf archive.tar.gz --exclude="*.log" --exclude="*.tmp" large_dir

• 清理临时文件：在压缩前清理系统中的临时文件和垃圾文件

  sudo apt clean  # Ubuntu/Debian
  sudo yum clean all  # CentOS/RHEL

问题2：解压文件时权限被拒绝

解决方案：

• 使用 sudo 解压：对于系统文件，使用 sudo 权限解压

  sudo tar -xzvf archive.tar.gz -C /etc

• 检查目标目录权限：确保目标目录有写权限

  ls -ld /target/dir
  chmod +w /target/dir

• 解压到临时目录：先解压到临时目录，再移动文件

  mkdir -p /tmp/extract
  tar -xzvf archive.tar.gz -C /tmp/extract
  sudo cp -r /tmp/extract/* /target/dir

问题3：压缩文件损坏

解决方案：

• 测试压缩文件完整性：

  gzip -t file.gz
  bzip2 -t file.bz2
  xz -t file.xz
  unzip -t archive.zip

• 修复损坏的 ZIP 文件：

  zip -F archive.zip
  zip -FF archive.zip  # 更彻底的修复

• 使用备份文件：如果有备份，使用备份文件

• 预防措施：

  • 使用校验和验证文件完整性
  • 定期测试压缩文件
  • 存储多个副本

问题4：压缩/解压速度慢

解决方案：

• 选择更快的压缩算法：使用 gzip 算法获得更快的压缩速度

  tar -czvf archive.tar.gz large_dir  # 比 bzip2 和 xz 快

• 降低压缩级别：使用较低的压缩级别获得更快的速度

  gzip -1 file.txt  # 最快压缩
  bzip2 -1 file.txt  # 最快压缩
  xz -0 file.txt  # 最快压缩

• 使用并行压缩工具：

  • pigz：并行 gzip 压缩工具
  • pbzip2：并行 bzip2 压缩工具
  • pxz：并行 xz 压缩工具

• 关闭详细输出：使用 -q 选项关闭详细输出

  tar -czqf archive.tar.gz large_dir

问题5：解压 ZIP 文件时乱码

解决方案：

• 指定字符编码：使用 -O 选项指定字符编码

  unzip -O CP936 archive.zip  # 对于 GBK 编码
  unzip -O UTF-8 archive.zip  # 对于 UTF-8 编码

• 使用 7z 命令：7z 命令对中文支持更好

  7z x archive.zip

• 在 Windows 系统上解压：如果文件是在 Windows 系统上创建的，最好在 Windows 系统上解压

问题6：tar 命令无法处理长路径

解决方案：

• 使用 GNU tar：确保使用的是 GNU tar，它支持长路径

• 使用 --posix 选项：启用 POSIX 格式，支持更长的路径

  tar --posix -czvf archive.tar.gz long/path/to/file

• 缩短路径：将文件移动到更短的路径后再压缩

  mv long/path/to/file /tmp
  tar -czvf archive.tar.gz /tmp/file

总结与最佳实践

核心概念回顾

1. 压缩工具对比：

   工具	压缩算法	压缩率	速度	文件扩展名	适用场景
   gzip	DEFLATE	中等	快	.gz	快速压缩，中小型文件
   bzip2	Burrows-Wheeler	高	中等	.bz2	较高压缩率，大型文件
   xz	LZMA2	最高	慢	.xz	最高压缩率，大型归档
   zip	DEFLATE	中等	快	.zip	跨平台文件传输，密码保护

2. tar 命令组合：

   • tar -czvf：gzip 压缩
   • tar -cjvf：bzip2 压缩
   • tar -cJvf：xz 压缩
   • tar -xzvf：gzip 解压
   • tar -xjvf：bzip2 解压
   • tar -xJvf：xz 解压

3. 常用操作：

   • 创建归档：tar -cvf archive.tar files
   • 压缩归档：tar -czvf archive.tar.gz files
   • 提取归档：tar -xvf archive.tar
   • 查看归档：tar -tvf archive.tar
   • 压缩文件：gzip file
   • 解压文件：gunzip file.gz
   • 创建 ZIP：zip -r archive.zip files
   • 提取 ZIP：unzip archive.zip

最佳实践

1. 选择合适的压缩工具：

   • 速度优先：使用 gzip
   • 压缩率优先：使用 xz
   • 平衡速度和压缩率：使用 bzip2
   • 跨平台兼容：使用 zip

2. 压缩大型目录：

   • 使用 tar 命令创建归档，再使用压缩工具压缩
   • 对于非常大的目录，考虑使用 xz 获得更高的压缩率
   • 使用 --exclude 选项排除不需要的文件，减少压缩文件大小

3. 备份策略：

   • 定期备份系统配置文件和重要数据
   • 使用时间戳命名备份文件，便于识别
   • 存储多个副本，防止备份文件损坏
   • 测试备份文件的完整性和可恢复性

4. 日志管理：

   • 定期压缩旧日志文件，节省存储空间
   • 保留压缩后的日志文件，便于故障排查
   • 使用 logrotate 工具自动管理日志文件

5. 跨平台文件传输：

   • 使用 zip 格式与 Windows 系统交换文件
   • 对于需要密码保护的文件，使用 zip 的加密功能
   • 注意文件名编码，避免乱码问题

6. 性能优化：

   • 对于大型压缩任务，考虑使用并行压缩工具
   • 选择合适的压缩级别，平衡速度和压缩率
   • 压缩前清理临时文件和垃圾文件
   • 避免在系统负载高时执行大型压缩任务

实用命令示例

# 1. 备份家目录
tar -czvf ~/backup/home_backup_$(date +%Y%m%d).tar.gz ~/ --exclude=".cache" --exclude=".local/share/Trash"

# 2. 压缩日志文件并保留原始文件
gzip -k /var/log/*.log

# 3. 解压文件到指定目录
tar -xzvf archive.tar.gz -C /tmp
unzip archive.zip -d /tmp

# 4. 查看压缩文件内容而不解压
tar -tzvf archive.tar.gz
gunzip -c file.gz | less
unzip -l archive.zip

# 5. 创建加密的 ZIP 文件
zip -e -r secure_archive.zip ~/important

# 6. 比较不同压缩算法
time tar -czvf archive_gzip.tar.gz large_dir
time tar -cjvf archive_bzip2.tar.bz2 large_dir
time tar -cJvf archive_xz.tar.xz large_dir
ls -lh archive_*.tar.*

# 7. 分卷压缩大文件
split -b 100M large_file large_file.part
cat large_file.part* > large_file  # 合并

# 8. 批量解压文件
find . -name "*.gz" -exec gunzip {} \;
find . -name "*.zip" -exec unzip {} \;

# 9. 测试压缩文件完整性
gzip -t file.gz
bzip2 -t file.bz2
xz -t file.xz
unzip -t archive.zip

# 10. 使用 zip 命令排除文件
zip -r archive.zip dir -x "*.log" -x "*.tmp"

学习资源推荐

1. 官方文档：

   • tar 命令手册
   • gzip 命令手册
   • bzip2 命令手册
   • xz 命令手册
   • zip 命令手册
   • unzip 命令手册

2. 在线教程：

   • Linux 压缩命令详解
   • 如何在 Linux 中使用 tar 命令
   • Linux 中的文件压缩工具比较

3. 实践项目：

   • 编写脚本自动备份系统配置文件
   • 实现日志文件的自动压缩和清理
   • 创建跨平台的文件传输工具
   • 比较不同压缩算法的性能和效果

通过本教程的学习，你应该已经掌握了 Linux 系统中常用的文件压缩与解压工具的使用方法。这些工具是 Linux 系统管理和日常使用的重要组成部分，熟练掌握它们可以大大提高你的工作效率。在实际使用中，你可以根据具体需求选择合适的压缩工具和选项，平衡速度和压缩率，高效地管理文件压缩与解压操作。记住，实践是掌握这些工具的最好方法，多使用、多练习，你会越来越熟练。