Brotli 압축 알고리즘

Brotli 압축 알고리즘

Brotli는 구글에서 개발한 오픈 소스 압축 알고리즘으로, 특히 웹 환경에서 높은 압축률과 빠른 압축/해제 속도를 제공하는 것으로 알려져 있습니다. 이 알고리즘은 웹 성능 최적화를 위해 WOFF2 폰트 포맷과 HTTP 콘텐츠 인코딩에서 널리 사용됩니다.

Brotli의 특징

1. 높은 압축률

Brotli는 LZ77 기반의 압축 기법과 허프만 코딩을 결합하여 높은 압축률을 제공합니다. 이는 gzip보다 더 나은 압축 성능을 보이며, 특히 텍스트 기반 파일(HTML, CSS, JavaScript)에서 효과적입니다.

2. 빠른 압축 및 해제 속도

Brotli는 다양한 압축 수준을 제공하며, 높은 수준에서는 압축률이 극대화되지만 속도가 느려질 수 있습니다. 일반적으로 웹 환경에서는 중간 수준의 압축을 사용하여 성능과 압축률을 균형 있게 유지합니다.

3. 웹 표준 지원

Brotli는 HTTP 압축 인코딩으로 표준화되어 있으며, 최신 브라우저와 서버에서 널리 지원됩니다. 이를 활용하면 웹 페이지 로딩 속도를 개선할 수 있습니다.

4. 다양한 플랫폼 지원

Brotli는 C 언어로 구현되어 있어 여러 운영 체제에서 사용할 수 있으며, Java, Python, JavaScript 등의 언어에서도 라이브러리를 통해 지원됩니다.

Brotli의 활용 사례

1. 웹 콘텐츠 압축: HTTP 압축 인코딩을 통해 HTML, CSS, JavaScript 등의 파일 크기를 줄여 웹 페이지 로딩 속도를 향상시킵니다.
2. 폰트 압축: WOFF2 포맷은 Brotli를 사용하여 웹 폰트 파일을 더욱 효율적으로 압축합니다.
3. 파일 저장 최적화: 로그 파일, 데이터 파일 등 여러 유형의 파일을 압축하여 저장 공간을 절약할 수 있습니다.

Brotli 구현 예제

Brotli를 활용한 압축 및 해제 예제를 Java와 C 언어로 살펴보겠습니다.

Java를 이용한 Brotli 구현

Java에서 Brotli를 사용하려면 org.brotli.dec 및 org.brotli.enc 라이브러리를 사용할 수 있습니다. brotli 라이브러리는 Maven 또는 Gradle을 통해 설치할 수 있습니다.

Maven 설정

<dependency>
    <groupId>com.nixxcode.jvmbrotli</groupId>
    <artifactId>jvmbrotli</artifactId>
    <version>0.2.0</version>
</dependency>

Java 코드

import org.brotli.dec.Decoder;
import org.brotli.enc.Encoder;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.charset.StandardCharsets;

public class BrotliExample {
    public static byte[] compress(String input) throws IOException {
        byte[] inputData = input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        Encoder.compress(inputData, bos);
        return bos.toByteArray();
    }

    public static String decompress(byte[] compressedData) throws IOException {
        byte[] decompressedData = Decoder.decompress(compressedData);
        return new String(decompressedData, StandardCharsets.UTF_8);
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String original = "Brotli 압축 테스트";
        byte[] compressed = compress(original);
        String decompressed = decompress(compressed);

        System.out.println("원본 문자열: " + original);
        System.out.println("압축 후 크기: " + compressed.length);
        System.out.println("복원된 문자열: " + decompressed);
    }
}

C를 이용한 Brotli 구현

C 언어에서는 Brotli 라이브러리를 직접 활용하여 압축과 해제를 수행할 수 있습니다. Brotli는 brotli 라이브러리를 설치한 후 사용하면 됩니다.

Brotli 설치 (Linux 기반)

sudo apt install brotli

C 코드

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <brotli/encode.h>
#include <brotli/decode.h>

void compress_data(const char* input, size_t input_size, uint8_t** output, size_t* output_size) {
    *output_size = input_size + (input_size / 10) + 16;
    *output = (uint8_t*)malloc(*output_size);
    BrotliEncoderCompress(BROTLI_DEFAULT_QUALITY, BROTLI_DEFAULT_WINDOW, BROTLI_MODE_GENERIC,
                           input_size, (const uint8_t*)input, output_size, *output);
}

void decompress_data(uint8_t* compressed, size_t compressed_size, char** output, size_t* output_size) {
    *output_size = compressed_size * 2;
    *output = (char*)malloc(*output_size);
    BrotliDecoderDecompress(compressed_size, compressed, output_size, (uint8_t*)*output);
}

int main() {
    const char* original = "Brotli 압축 테스트";
    size_t original_size = strlen(original) + 1;
    uint8_t* compressed;
    size_t compressed_size;

    compress_data(original, original_size, &compressed, &compressed_size);

    char* decompressed;
    size_t decompressed_size;
    decompress_data(compressed, compressed_size, &decompressed, &decompressed_size);

    printf("원본: %s\n", original);
    printf("압축 크기: %zu\n", compressed_size);
    printf("복원: %s\n", decompressed);

    free(compressed);
    free(decompressed);
    return 0;
}

결론

Brotli는 높은 압축률과 빠른 속도를 제공하는 효율적인 압축 알고리즘으로, 웹 성능 최적화뿐만 아니라 다양한 파일 압축에도 활용할 수 있습니다. Java와 C에서의 간단한 구현 예제를 통해 Brotli의 사용 방법을 확인할 수 있으며, 이를 기반으로 다양한 응용 프로그램에서 활용할 수 있습니다. 특히 웹 개발자와 시스템 엔지니어에게 유용한 도구가 될 것입니다.