3.1 Lektion 1

3.1 Lektion 1

Zertifikat:

Linux Essentials

Version:

1.6

Thema:

3 Die Macht der Befehlszeile

Lernziel:

3.1 Dateien mithilfe der Befehlszeile archivieren

Lektion:

1 von 1

Einführung

Komprimierung wird eingesetzt, um den Platzbedarf für einen bestimmten Datensatz zu reduzieren. Üblicherweise dient Komprimierung der Einsparung von Speicherplatz für eine Datei oder der Menge der über eine Netzwerkverbindung gesendeten Daten.

Kompression funktioniert durch das Ersetzen sich wiederholender Muster durch Daten. Angenommen in einem Roman kommen einige Wörter aus mehreren Zeichen extrem häufig vor, etwa das Wort “das”. Sie könnten die Größe des Romans deutlich reduzieren, indem Sie diese mehrstelligen Wörter und Muster durch Einzelzeichen ersetzen, zum Beispiel das “das” durch einen griechischen Buchstaben, der sonst im Text nicht vorkommt.

Kompression gibt es in zwei Varianten: verlustfrei (lossless) und verlustbehaftet (lossy). Dinge, die mit einem verlustfreien Algorithmus komprimiert wurden, lassen sich wieder in ihre ursprüngliche Form überführen. Daten, die mit einem verlustbehafteten Algorithmus komprimiert wurden, können nicht wiederhergestellt werden. Verlustbehaftete Algorithmen werden oft für Bilder, Videos und Audiodateien verwendet, bei denen der Qualitätsverlust für den Menschen unmerklich, für den Kontext irrelevant oder der Verlust den eingesparten Platz oder Netzwerkdurchsatz wert ist.

Archivierungswerkzeuge dienen dazu, Dateien und Verzeichnisse in einer einzigen Datei zusammenzufassen, wie etwa Backups, Source Code und Langzeitarchive.

Archive und Komprimierung gehen meist einher. Einige Archivierungswerkzeuge komprimieren sogar standardmäßig ihren Inhalt, andere komprimieren ihren Inhalt optional. Einige Archivierungswerkzeuge müssen mit eigenständigen Komprimierungswerkzeugen kombiniert werden, wenn Sie den Inhalt komprimieren möchten.

Das gebräuchlichste Werkzeug zur Archivierung von Dateien auf Linux-Systemen ist tar. Die meisten Linux-Distributionen werden mit der GNU-Version von tar ausgeliefert, darum behandeln wir es auch in dieser Lektion. tar verwaltet lediglich die Archivierung von Dateien, komprimiert diese aber nicht.

Es gibt viele Komprimierungswerkzeuge unter Linux, einige gängige verlustfreie sind bzip2, gzip und xz. Alle drei finden Sie auf den meisten Systemen, können aber auch auf ein altes oder reduziertes System stoßen, auf dem xz oder bzip nicht installiert sind. Mit hoher Wahrscheinlichkeit werden Sie aber auf Dateien treffen, die mit allen drei Werkzeugen komprimiert wurden. Alle drei verwenden unterschiedliche Algorithmen, so dass eine mit einem Tool komprimierte Datei nicht von einem anderen dekomprimiert werden kann. Bei allen Komprimierungswerkzeugen muss man Kompromisse eingehen: Wenn Sie eine hohe Kompressionsrate wünschen, dauert es länger, die Datei zu komprimieren und zu dekomprimieren. Das liegt daran, dass eine höhere Kompression mehr Aufwand erfordert, komplexere Muster zu finden. Die genannten Tools komprimieren Daten, können aber keine Archive mit mehreren Dateien erstellen.

Selbständige Komprimierungswerkzeuge sind in der Regel auf Windows-Systemen nicht verfügbar. Windows-Archivierungs- und Komprimierungswerkzeuge sind meist miteinader kombiniert. Bedenken Sie dies, wenn Sie Linux- und Windows-Systeme haben, die Dateien gemeinsam nutzen müssen.

Linux-Systeme haben auch Werkzeuge für die Verwaltung von .zip-Dateien, die auf Windows-Systemen üblich sind: Sie heißen zip und unzip, werden aber nicht auf allen Systemen standardmäßig installiert, so dass Sie sie gegebenenfalls installieren müssen. Glücklicherweise finden sie sich aber in den Paketsammlungen der meisten Distributionen.

Komprimierungswerkzeuge

Wie viel Speicherplatz durch die Komprimierung von Dateien eingespart wird, hängt von einigen Faktoren ab: der Art der zu komprimierenden Daten, dem Algorithmus zur Komprimierung der Daten und der Komprimierungsstufe. Nicht alle Algorithmen unterstützen unterschiedliche Komprimierungsstufen.

Legen wir zunächst einige Testdateien zur Komprimierung an:

$ mkdir ~/linux_essentials-3.1
$ cd ~/linux_essentials-3.1
$ mkdir compression archiving
$ cd compression
$ cat /etc/* > bigfile 2> /dev/null

Jetzt erstellen wir drei Kopien dieser Datei:

$ cp bigfile bigfile2
$ cp bigfile bigfile3
$ cp bigfile bigfile4
$ ls -lh
total 2.8M
-rw-r--r-- 1 emma emma 712K Jun 23 08:08 bigfile
-rw-r--r-- 1 emma emma 712K Jun 23 08:08 bigfile2
-rw-r--r-- 1 emma emma 712K Jun 23 08:08 bigfile3
-rw-r--r-- 1 emma emma 712K Jun 23 08:08 bigfile4

Nun komprimieren wir die Dateien mit jedem der oben genannten Kompressionstools:

$ bzip2 bigfile2
$ gzip bigfile3
$ xz bigfile4
$ ls -lh
total 1.2M
-rw-r--r-- 1 emma emma 712K Jun 23 08:08 bigfile
-rw-r--r-- 1 emma emma 170K Jun 23 08:08 bigfile2.bz2
-rw-r--r-- 1 emma emma 179K Jun 23 08:08 bigfile3.gz
-rw-r--r-- 1 emma emma 144K Jun 23 08:08 bigfile4.xz

Vergleichen Sie die Größen der komprimierten Dateien mit der unkomprimierten Datei namens bigfile und beachten Sie, dass die Komprimierungswerkzeuge Erweiterungen zu den Dateinamen hinzugefügt und die unkomprimierten Dateien entfernt haben.

Verwenden Sie bunzip2, gunzip oder unxz, um die Dateien zu dekomprimieren:

$ bunzip2 bigfile2.bz2
$ gunzip bigfile3.gz
$ unxz bigfile4.xz
$ ls -lh
total 2.8M
-rw-r--r-- 1 emma emma 712K Jun 23 08:20 bigfile
-rw-r--r-- 1 emma emma 712K Jun 23 08:20 bigfile2
-rw-r--r-- 1 emma emma 712K Jun 23 08:20 bigfile3
-rw-r--r-- 1 emma emma 712K Jun 23 08:20 bigfile4

Beachten Sie, dass nun die komprimierte Datei gelöscht wird, sobald sie dekomprimiert wurde.

Einige Komprimierungswerkzeuge unterstützen unterschiedliche Komprimierungsstufen. Eine höhere Komprimierungsstufe erfordert in der Regel mehr Speicher und CPU-Zyklen, führt aber zu einer kleineren komprimierten Datei. Für niedrigere Stufen gilt entsprechend das Gegenteil. Hier ein Beispiel mit xz und gzip:

$ cp bigfile bigfile-gz1
$ cp bigfile bigfile-gz9
$ gzip -1 bigfile-gz1
$ gzip -9 bigfile-gz9
$ cp bigfile bigfile-xz1
$ cp bigfile bigfile-xz9
$ xz -1 bigfile bigfile-xz1
$ xz -9 bigfile bigfile-xz9
$ ls -lh bigfile bigfile-* *
total 3.5M
-rw-r--r-- 1 emma emma 712K Jun 23 08:08 bigfile
-rw-r--r-- 1 emma emma 205K Jun 23 13:14 bigfile-gz1.gz
-rw-r--r-- 1 emma emma 178K Jun 23 13:14 bigfile-gz9.gz
-rw-r--r-- 1 emma emma 156K Jun 23 08:08 bigfile-xz1.xz
-rw-r--r-- 1 emma emma 143K Jun 23 08:08 bigfile-xz9.xz

Es ist nicht notwendig, eine Datei bei jeder Verwendung zu dekomprimieren. Komprimierungswerkzeuge verfügen in der Regel über spezielle Versionen gängiger Werkzeuge zum Lesen von Textdateien, wie z.B. gzip mit cat, grep, diff, less, more und einigen anderen. Bei gzip ist den Werkzeugen ein z vorangestellt, bei bzip2 das bz und bei xz das Präfix xz:

$ cp /etc/hosts ./
$ gzip hosts
$ zcat hosts.gz
127.0.0.1	localhost

# The following lines are desirable for IPv6 capable hosts
::1     localhost ip6-localhost ip6-loopback
ff02::1 ip6-allnodes
ff02::2 ip6-allrouters

Archivierungswerkzeuge

Das Programm tar ist wohl das am weitesten verbreitete Archivierungswerkzeug auf Linux-Systemen. Der Name ist übrigens eine Abkürzung für “Tape Archive”. Dateien, die mit tar erstellt wurden, werden oft als tar balls bezeichnet. Es ist sehr verbreitet, den Quellcode von Anwendungen in tar balls zur Verfügung zu stellen.

Die GNU-Version von tar, mit der Linux-Distributionen ausgeliefert werden, hat viele Optionen. In dieser Lektion stellen wir die am häufigsten verwendeten vor.

Beginnen wir mit der Erstellung eines Archivs der zur Komprimierung vorgesehenen Dateien:

$ cd ~/linux_essentials-3.1
$ tar cf archiving/3.1.tar compression

Die Option c weist tar an, eine neue Archivdatei zu erstellen, und die Option f ist der Name der zu erstellenden Datei: Das Argument unmittelbar nach den Optionen ist immer der Name der zu bearbeitenden Datei. Die übrigen Argumente sind die Pfade zu allen Dateien oder Verzeichnissen, die Sie der Datei hinzufügen, auflisten oder extrahieren möchten. In dem Beispiel fügen wir das Verzeichnis compression samt Inhalt dem Archiv hinzu.

Um den Inhalt eines tar balls zu sehen, verwenden Sie die Option t von tar:

$ tar -tf 3.1.tar
compression/
compression/bigfile-xz1.xz
compression/bigfile-gz9.gz
compression/hosts.gz
compression/bigfile2
compression/bigfile
compression/bigfile-gz1.gz
compression/bigfile-xz9.xz
compression/bigfile3
compression/bigfile4

Beachten Sie, wie den Optionen - vorangestellt wird. Im Gegensatz zu den meisten Programmen ist bei tar das - bei der Angabe von Optionen nicht erforderlich, hat aber auch keine negativen Folgen.

Note

Nutzen Sie die Option -v, um tar die Namen der Dateien ausgeben zu lassen, mit denen es beim Erstellen oder Extrahieren eines Archivs arbeitet.

Lassen Sie uns nun die Datei entpacken:

$ cd ~/linux_essentials-3.1/archiving
$ ls
3.1.tar
$ tar xf 3.1.tar
$ ls
3.1.tar  compression

Angenommen, Sie benötigen nur eine Datei aus dem Archiv — in diesem Fall geben Sie diese hinter dem Dateinamen des Archivs an. Bei Bedarf können Sie auch mehrere Dateien angeben:

$ cd ~/linux_essentials-3.1/archiving
$ rm -rf compression
$ ls
3.1.tar
$ tar xvf 3.1.tar compression/hosts.gz
compression/
compression/bigfile-xz1.xz
compression/bigfile-gz9.gz
compression/hosts.gz
compression/bigfile2
compression/bigfile
compression/bigfile-gz1.gz
compression/bigfile-xz9.xz
compression/bigfile3
compression/bigfile4
$ ls
3.1.tar  compression
$ ls compression
hosts.gz

Mit Ausnahme von absoluten Pfaden (also solchen, die mit / beginnen), behalten tar-Dateien den gesamten Pfad zu Dateien bei, wenn sie erstellt werden. Da die Datei 3.1.tar mit einem einzigen Verzeichnis erstellt wurde, wird dieses Verzeichnis beim Extrahieren relativ zu Ihrem aktuellen Arbeitsverzeichnis erstellt. Ein weiteres Beispiel soll dies verdeutlichen:

$ cd ~/linux_essentials-3.1/archiving
$ rm -rf compression
$ cd ../compression
$ tar cf ../tar/3.1-nodir.tar *
$ cd ../archiving
$ mkdir untar
$ cd untar
$ tar -xf ../3.1-nodir.tar
$ ls
bigfile   bigfile3  bigfile-gz1.gz  bigfile-xz1.xz  hosts.gz
bigfile2  bigfile4  bigfile-gz9.gz  bigfile-xz9.xz
Tip

Wenn Sie den absoluten Pfad in einer tar Datei verwenden möchten, nutzen Sie die Option P. Beachten Sie, dass dies wichtige Dateien überschreiben und Fehler auf Ihrem System verursachen kann.

tar kann auch Komprimierung und Dekomprimierung von Archiven on the fly durchführen, indem es eines der oben beschriebenen Komprimierungswerkzeuge aufruft. Dazu ist lediglich die dem Komprimierungsalgorithmus entsprechende Option hinzuzufügen. Die am häufigsten verwendeten sind j, J und z für bzip2, xz und gzip. Im Folgenden einige Beispiele:

$ cd ~/linux_essentials-3.1/compression
$ ls
bigfile   bigfile3  bigfile-gz1.gz  bigfile-xz1.xz  hosts.gz
bigfile2  bigfile4  bigfile-gz9.gz  bigfile-xz9.xz
$ tar -czf gzip.tar.gz bigfile bigfile2 bigfile3
$ tar -cjf bzip2.tar.bz2 bigfile bigfile2 bigfile3
$ tar -cJf xz.tar.xz bigfile bigfile2 bigfile3
$ ls -l | grep tar
-rw-r--r-- 1 emma emma  450202 Jun 27 05:56 bzip2.tar.bz2
-rw-r--r-- 1 emma emma  548656 Jun 27 05:55 gzip.tar.gz
-rw-r--r-- 1 emma emma  147068 Jun 27 05:56 xz.tar.xz

Sie sehen, dass im Beispiel die .tar-Dateien unterschiedlich groß sind. Das zeigt, dass sie erfolgreich komprimiert wurden. Wenn Sie komprimierte .tar-Archive erstellen, sollten Sie immer eine zweite Dateierweiterung hinzufügen, die den von Ihnen verwendeten Algorithmus angibt: .xz, .bz und .gz für xz, bzip2 bzw. gzip. Manchmal werden verkürzte Erweiterungen wie .tgz verwendet.

Es ist möglich, Dateien zu bereits vorhandenen unkomprimierten tar-Archiven hinzuzufügen, und zwar über die Option u. Wenn Sie versuchen, sie zu einem komprimierten Archiv hinzuzufügen, erhalten Sie eine Fehlermeldung.

$ cd ~/linux_essentials-3.1/compression
$ ls
bigfile   bigfile3  bigfile-gz1.gz  bigfile-xz1.xz  bzip2.tar.bz2  hosts.gz
bigfile2  bigfile4  bigfile-gz9.gz  bigfile-xz9.xz  gzip.tar.gz    xz.tar.xz
$ tar cf plain.tar bigfile bigfile2 bigfile3
$ tar tf plain.tar
bigfile
bigfile2
bigfile3
$ tar uf plain.tar bigfile4
$ tar tf plain.tar
bigfile
bigfile2
bigfile3
bigfile4
$ tar uzf gzip.tar.gz bigfile4
tar: Cannot update compressed archives
Try 'tar --help' or 'tar --usage' for more information.

Verwalten von ZIP-Dateien

Windows-Maschinen verfügen oft nicht über Anwendungen zur Verarbeitung von tar balls und andere auf Linux-Systemen übliche Kompressionstools. Wenn Sie mit Windows-Systemen interagieren müssen, können Sie ZIP-Dateien verwenden. Eine ZIP-Datei ist eine Archivdatei, die einer komprimierten tar-Datei ähnelt.

Sie können die Programme zip und unzip für die Arbeit mit ZIP-Dateien auf Linux-Systemen nutzen. Das folgende Beispiel zeigt, was Sie dafür benötigen:

$ cd ~/linux_essentials-3.1
$ mkdir zip
$ cd zip/
$ mkdir dir
$ touch dir/file1 dir/file2

Jetzt verwenden wir zip, um diese Dateien in eine ZIP-Datei zu packen:

$ zip -r zipfile.zip dir
  adding: dir/ (stored 0%)
  adding: dir/file1 (stored 0%)
  adding: dir/file2 (stored 0%)
$ rm -rf dir

Anschließend entpacken wir die ZIP-Datei wieder:

$ ls
zipfile.zip
$ unzip zipfile.zip
Archive:  zipfile.zip
   creating: dir/
 extracting: dir/file1
 extracting: dir/file2
$ find
.
./zipfile.zip
./dir
./dir/file1
./dir/file2

Wenn Sie Verzeichnisse zu ZIP-Dateien hinzufügen, bewirkt die Option -r, dass zip auch den Inhalt eines Verzeichnisses enthält. Ohne die Option bliebe das Verzeichnis in der ZIP-Datei leer.

Geführte Übungen

  1. Welches der folgenden Tools wurde entsprechend der jeweiligen Erweiterung zur Erstellung dieser Dateien verwendet?

    Dateiname tar gzip bzip2 xz

    archive.tar

    archive.tgz

    archive.tar.xz

  2. Welche dieser Dateien sind entsprechend der jeweiligen Erweiterung Archive und welche sind komprimiert?

    Dateiname Archiv Komprimiert

    file.tar

    file.tar.bz2

    file.zip

    file.xz

  3. Wie würden Sie eine Datei zu einer mit gzip komprimierten tar-Datei hinzufügen?

  4. Welche tar-Option weist tar an, den führenden / in absolute Pfade aufzunehmen?

  5. Unterstützt zip verschiedene Kompressionsstufen?

Offene Übungen

  1. Unterstützt tar beim Extrahieren von Dateien Globs in der Dateiliste?

  2. Wie können Sie sicherstellen, dass eine dekomprimierte Datei mit der Datei identisch ist, bevor sie komprimiert wurde?

  3. Was passiert, wenn Sie versuchen, eine Datei aus einem tar-Archiv zu extrahieren, die bereits auf Ihrem Dateisystem existiert?

  4. Wie würden Sie die Datei archive.tgz extrahieren, ohne die tar-Option z zu verwenden?

Zusammenfassung

Linux-Systeme verfügen über mehrere Komprimierungs- und Archivierungswerkzeuge. In dieser Lektion wurden die gängigsten behandelt. Das meistgenutzte Archivierungswerkzeug ist tar. Wenn eine Interaktion mit Windows-Systemen erforderlich ist, können zip und unzip ZIP-Dateien erstellen und extrahieren.

Der Befehl tar hat einige Optionen, die man sich merken sollte: x steht für das Extrahieren, c für das Erstellen, t für das Anzeigen der Inhalte und u für das Hinzufügen oder Ersetzen von Dateien. v listet die Dateien auf, die von tar beim Erstellen oder Entpacken eines Archivs verarbeitet werden.

Das Repository der typischen Linux-Distribution verfügt über viele Komprimierungswerkzeuge, darunter gzip, bzip2 und xz. Komprimierungsalgorithmen unterstützen oft verschiedene Ebenen, mit denen Sie die Geschwindigkeit oder Dateigröße optimieren. Dateien lassen sich mit gunzip, bunzip2 und unxz dekomprimieren.

Komprimierungswerkzeuge umfassen häufig Programme, die sich wie gängige Textdateiwerkzeuge verhalten, mit dem Unterschied, dass sie mit komprimierten Dateien arbeiten. Einige von ihnen sind zcat, bzcat und xzcat. Komprimierungswerkzeuge werden normalerweise mit Programmen mit der Funktionalität von grep, more, less, diff und cmp ausgeliefert.

Befehle, die in den Übungen verwendet werden:

bunzip2

Dekomprimiert eine mit bzip2 komprimierte Datei.

bzcat

Gibt den Inhalt einer mit bzip komprimierten Datei aus.

bzip2

Komprimiert Dateien mit dem bzip2-Algorithmus und -Format.

gunzip

Dekomprimiert eine mit gzip komprimierte Datei.

gzip

Komprimiert Dateien mit dem gzip-Algorithmus und -Format.

tar

Erstellt, aktualisiert, listet und extrahiert tar-Archive.

unxz

Dekomprimiert eine mit xz komprimierte Datei.

unzip

Dekomprimiert und extrahiert Inhalte aus einer ZIP-Datei.

xz Komprimiert Dateien mit dem xz-Algorithmus und -Format.

zcat

Gibt den Inhalt einer mit gzip komprimierten Datei aus.

zip

Erzeugt und komprimiert ZIP-Archive.

Lösungen zu den geführten Übungen

  1. Welches der folgenden Tools wurde entsprechend der jeweiligen Erweiterung zur Erstellung dieser Dateien verwendet?

    Dateiname tar gzip bzip2 xz

    archive.tar

    X

    archive.tgz

    X

    X

    archive.tar.xz

    X

    X

  2. Welche dieser Dateien sind entsprechend der jeweiligen Erweiterung Archive und welche sind komprimiert?

    Dateiname Archiv Komprimiert

    file.tar

    X

    file.tar.bz2

    X

    X

    file.zip

    X

    X

    file.xz

    X

  3. Wie würden Sie eine Datei zu einer mit gzip komprimierten tar Datei hinzufügen?

    Sie dekomprimieren die Datei mit gunzip, fügen die Datei mit tar uf hinzu und komprimieren sie dann mit gzip.

  4. Welche tar-Option weist tar an, den führenden / in absolute Pfade aufzunehmen?

    Die Option -P. Aus der Man Page:

    -P, --absolute-names
        Don't strip leading slashes from file names when creating  archives

  5. Unterstützt zip verschiedene Kompressionsstufen?

    Ja. Nutzen Sie -# und ersetzen Sie # mit einer Zahl von 0-9. Aus der Man Page:

    -#
(-0, -1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9)
       Regulate the speed of compression using the specified  digit  #,
       where  -0  indicates  no compression (store all files), -1 indi‐
       cates the fastest compression speed (less  compression)  and  -9
       indicates  the  slowest  compression speed (optimal compression,
       ignores the suffix list). The default compression level is -6.

       Though still being worked, the intention is  this  setting  will
       control  compression  speed  for  all compression methods.  Cur‐
       rently only deflation is controlled.

Lösungen zu den offenen Übungen

  1. Unterstützt tar beim Extrahieren von Dateien Globs in der Dateiliste?

    Ja, mit der Option --wildcards. --wildcards muss direkt nach der tar-Datei folgen, wenn Sie die Optionen ohne Bindestrich verwenden, z.B.:

    $ tar xf tarfile.tar --wildcards dir/file*
$ tar --wildcards -xf tarfile.tar dir/file*

  2. Wie können Sie sicherstellen, dass eine dekomprimierte Datei mit der Datei identisch ist, bevor sie komprimiert wurde?

    Sie müssen mit den in dieser Lektion behandelten Werkzeugen nichts tun. Alle drei enthalten Prüfsummen in ihrem Dateiformat, die beim Dekomprimieren überprüft werden.

  3. Was passiert, wenn Sie versuchen, eine Datei aus einem tar-Archiv zu extrahieren, die bereits auf Ihrem Dateisystem existiert?

    Die Datei auf Ihrem Dateisystem wird mit der Version überschrieben, die sich in der tar-Datei befindet.

  4. Wie würden Sie die Datei archive.tgz extrahieren, ohne die tar-Option z zu verwenden?

    Zunächst mit gunzip dekomprimieren:

    $ gunzip archive.tgz
$ tar xf archive.tar

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