7z文件格式及其源码的分析(六)-完结篇

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上一篇在这里 7z文件格式及其源码的分析(五)

这一篇主要介绍7z的流式压缩和解压原理.

对于流式处理来讲, 主要问题是要处理好文件头的问题. 因为是流式的, 所以,不可能走回头路. 也就不可能说压缩完了之后回到开头来修改头的信息.

7z文件的文件头其实是分为两部分的, 这两部分文件头在前面的几篇分析中都有介绍:

头Header, 就是写在文件前面的 Header. 这个头比较小, 主要记录了文件的版本信息, 以及尾header的位置偏移和校验和等等. 其主要作用是文件类型识别和查找到尾Header
尾Header, 就是写在文件末尾的 Header. 这里记录了 7z 文件的全部压缩信息, 解压主要就靠这里面的信息了.

7z 常见的压缩过程是: 先把 头Header 的一些位置保留, 然后压缩数据. 压缩完之后, 尾Header 写完之后, 再把 尾Header 的大小,偏移,校验和写回到 头Header 中去.

在流式环境下, 最后一步回头写 头Header 的过程显然不可能完成. 因为已经流过了.

那 7z 是怎么处理这个问题的呢? 7z 支持流式压缩吗?

7z 的文档里,并没有明确的回答这个问题. 我们还是让它的代码回答吧.

我们找到 7z 的解压代码, 7zIn.cpp 文件. 找到 HRESULT CInArchive::ReadDatabase2() 函数. 大概在 1136行.

这个函数就是在读取 头Header 信息, 并查找 尾Header 位置.

我们截取它开头的一部分代码片段:

HRESULT CInArchive::ReadDatabase2(DECL_EXTERNAL_CODECS_LOC_VARSCArchiveDatabaseEx &db#ifndef _NO_CRYPTO, ICryptoGetTextPassword *getTextPassword, bool &passwordIsDefined#endif)
{db.Clear();db.ArchiveInfo.StartPosition = _arhiveBeginStreamPosition;db.ArchiveInfo.Version.Major = _header[6];db.ArchiveInfo.Version.Minor = _header[7];if (db.ArchiveInfo.Version.Major != kMajorVersion)ThrowUnsupportedVersion();UInt32 crcFromArchive = Get32(_header + 8);UInt64 nextHeaderOffset = Get64(_header + 0xC);UInt64 nextHeaderSize = Get64(_header + 0x14);UInt32 nextHeaderCRC = Get32(_header + 0x1C);UInt32 crc = CrcCalc(_header + 0xC, 20);#ifdef FORMAT_7Z_RECOVERYif (crcFromArchive == 0 && nextHeaderOffset == 0 && nextHeaderSize == 0 && nextHeaderCRC == 0){UInt64 cur, cur2;RINOK(_stream->Seek(0, STREAM_SEEK_CUR, &cur));const int kCheckSize = 500;Byte buf[kCheckSize];RINOK(_stream->Seek(0, STREAM_SEEK_END, &cur2));int checkSize = kCheckSize;if (cur2 - cur < kCheckSize)checkSize = (int)(cur2 - cur);RINOK(_stream->Seek(-checkSize, STREAM_SEEK_END, &cur2));RINOK(ReadStream_FALSE(_stream, buf, (size_t)checkSize));int i;for (i = (int)checkSize - 2; i >= 0; i--)if (buf[i] == 0x17 && buf[i + 1] == 0x6 || buf[i] == 0x01 && buf[i + 1] == 0x04)break;if (i < 0)return S_FALSE;nextHeaderSize = checkSize - i;nextHeaderOffset = cur2 - cur + i;nextHeaderCRC = CrcCalc(buf + i, (size_t)nextHeaderSize);RINOK(_stream->Seek(cur, STREAM_SEEK_SET, NULL));}else#endif{if (crc != crcFromArchive)ThrowIncorrect();}db.ArchiveInfo.StartPositionAfterHeader = _arhiveBeginStreamPosition + kHeaderSize;(...)}

可以看到, 下面这几句是在从 头Header 上读取 尾Header 信息.

  UInt32 crcFromArchive = Get32(_header + 8);UInt64 nextHeaderOffset = Get64(_header + 0xC);UInt64 nextHeaderSize = Get64(_header + 0x14);UInt32 nextHeaderCRC = Get32(_header + 0x1C);UInt32 crc = CrcCalc(_header + 0xC, 20);

紧接着, 后面又有一句判断:

if (crcFromArchive == 0 && nextHeaderOffset == 0 && nextHeaderSize == 0 && nextHeaderCRC == 0)

如果这几个都读不到怎么办.

看代码, 接下来, 它会从文件末尾开始, 倒着向前查找特征字符:

if (buf[i] == 0x17 && buf[i + 1] == 0x6 || buf[i] == 0x01 && buf[i + 1] == 0x04)

这就是在找 0x17 0x06 或者 0x01 0x04 这两个特征串.

代码已经很明确了:

如果找到这其中之一, 就算是找到 `尾Header` 了.

为什么能这么做呢, 这两个串代表什么呢?

通过查看7z的文档(事实上, 前面讲的 尾Header 的结构的时候也能发现)知道.

0x17 是代表压缩Header的标记 kEncodedHeader. 后面的 0x06 是 packstream 的标记 kPackInfo.
0x01 是代表普通Header的标记 kHeader. 而 0x04 是 mainstream 的标记 kMainStreamsInfo.

这正是 7z 的两种 尾Header 的格式.

到这里, 可以总结一下了:

7z 流式压缩
压缩时可以把 头Header 中的偏移量和 crc 和等留空.
在解压时, 如果检测到这些留空了, 则会从文件末尾开始查找 尾Header 特征串.

这种方法可以一定程度实现流式压缩. 虽然 7z 的文件结构本身,限制它不适合流式压缩的.

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