圧縮形式別の速度と圧縮率を実測【gzip/bzip2/xz/zstd】

「ファイルを圧縮するときって gzip でいいんじゃないの？」と思っている方は多いと思います。実際、tar.gz 形式は長年Linuxで標準的に使われてきました。でも今は状況が変わりつつあります。

本記事では、Linux でよく使われる4つの圧縮形式（gzip・bzip2・xz・zstd）について、Ubuntu 24.04 の Docker コンテナで実際に圧縮・解凍を計測した結果を紹介します。「どれが速いのか」「どれがサイズを小さくできるのか」が具体的な数字で分かります。

4つの圧縮形式の基本知識

①gzip（GNU zip）— Linuxの標準形式

gzip はLinuxでもっとも広く使われている圧縮形式です。.gz という拡張子で、tar.gz（= .tgz）として複数ファイルのアーカイブにもよく使われます。Ubuntu には最初から入っており、apt install 不要で即使えます。

②bzip2 — 高圧縮率だが速度は遅い

bzip2 はブロックソート（BWT）アルゴリズムを使っており、特に繰り返しパターンが多いテキストデータで高い圧縮率を発揮します。ただし圧縮・解凍とも gzip より時間がかかります。

③xz — 最高水準の圧縮率、圧縮が非常に遅い

xz は LZMA2 アルゴリズムを使い、4形式の中で最高レベルの圧縮率を持ちます。カーネルのソースコードやDebian/Ubuntuのパッケージ配布に使われる理由はここにあります。ただしデフォルトレベル（-6）での圧縮速度はzstdの約200倍以上遅いという欠点があります。

④zstd（Zstandard）— Facebook製の新世代圧縮形式

zstd は Meta（Facebook）が開発した比較的新しい圧縮形式です。圧縮速度が圧倒的に速いのが最大の特徴で、圧縮率もgzipに近い水準を保ちつつ、解凍速度はさらに高速です。Ubuntu 24.04 では標準インストールに含まれていないため、別途インストールが必要です。

実測ベンチマーク結果

135MB のログ形式テキストファイルを使って、4形式の圧縮・解凍速度と圧縮率を Ubuntu 24.04 Docker コンテナ内で3回計測しました。

①圧縮速度の比較

圧縮速度では zstd が圧倒的でした。135MB のログファイルをたった378ms（0.38秒）で処理しています。次に速い gzip でも2,462ms かかるので、zstd はgzipの6.5倍速く圧縮できます。

xz は82,683ms（約82秒）と、zstd の約218倍の時間がかかっています。頻繁に圧縮が発生する用途で xz を使うと、処理が目に見えて遅くなります。

②解凍速度の比較

解凍速度も zstd が最速で 193ms。gzip の 758ms と比べると約3.9倍速いという結果です。注目すべきは bzip2 で、圧縮よりさらに遅くなり3,983ms かかっています。アーカイブを頻繁に展開する作業では bzip2 はかなりのストレスになります。

xz は圧縮こそ極端に遅いですが、解凍は1,186ms とそれほど悪くありません。「配布パッケージのように、圧縮は一度だけで解凍は多数のユーザーが行う」という用途に向いている理由がわかります。

③圧縮率の比較（ログテキスト）

今回の実測で最も圧縮率が高かったのは bzip2 でした（元ファイルの8.1%に圧縮）。xz（10.4%）より高い圧縮率というのは意外に思えますが、bzip2 のブロックソートアルゴリズムはログのような繰り返しパターンが多いデータに特に効果的です。

zstd は16.3% と gzip（14.8%）より少し劣りますが、速度差を考えれば十分な結果といえます。

④ランダムバイナリの圧縮

100MB のランダムバイナリ（/dev/urandom）を圧縮した結果、4形式すべてで圧縮後サイズが元ファイルと同等（100%前後）になりました。ランダムデータにはパターンがないため、どの圧縮アルゴリズムでも縮小できません。これは圧縮の基本原理ですが、実際に計測で確認できました。

総合比較表

Ubuntu 22.04 と 24.04 のバージョン差

Ubuntu 22.04（Jammy）と 24.04（Noble）で利用できるバージョンを実際に確認しました。

用途別の使い分け

日常のバックアップや転送 → zstd 一択

毎日のバックアップや大きなファイルの転送では、圧縮・解凍の速度が体感に直結します。zstd なら処理待ち時間が大幅に短縮できます。圧縮率は gzip より少し劣りますが、速度のメリットが圧倒的です。

長期保存・配布パッケージ → xz

圧縮は一度だけで、解凍が何度も行われる場合（ソフトウェア配布など）は xz が向いています。圧縮に時間がかかっても問題ない場面、かつ少しでも小さなサイズにしたい場合が xz の出番です。

互換性重視 → gzip

古いシステムや他のUnix環境との互換性が必要な場合は gzip が安全です。事実上すべてのLinux/Unix環境で利用可能です。

bzip2 はどこで使う？

正直、現在の bzip2 を新規採用する理由はほとんどありません。圧縮率は高くなる場面もありますが、解凍が遅すぎます。既存の .bz2 ファイルを扱う際に使う程度でよいでしょう。

実際に計測してみて一番驚いたのは bzip2 の圧縮率でした。ログデータに対して xz よりも高い圧縮率が出るというのは知らなかった発見です。bzip2 のブロックソートは繰り返しパターンとの相性が特に良いんですね。

よくある疑問

圧縮レベルは何を指定すれば良い？

各コマンドの -1（最速・低圧縮）から -9（最遅・高圧縮）の間で指定できます（デフォルトは gzip/bzip2/xz は -6、zstd は -3）。日常用途ではデフォルトのままで十分です。zstd は -1 から -19 まであり、さらに --ultra -22 まで指定できます。

並列圧縮でxzを高速化できる？

xz は -T オプションでスレッド数を指定できます。マルチコアのVPSを使っている場合は試してみる価値があります（今回の実測は -T1 = シングルスレッドで計測）。

tar コマンドとの組み合わせは？

ディレクトリごとアーカイブする場合は tar と組み合わせます。

まとめ

Ubuntu 24.04 で4つの圧縮形式（gzip/bzip2/xz/zstd）を実際に計測した結果をまとめます。

• 速度最優先なら zstd（gzip の6.5倍速く圧縮、3.9倍速く解凍）
• 圧縮率最優先で時間を問わないなら xz（bzip2もログデータでは健闘）
• 互換性・汎用性なら gzip（速度と圧縮率のバランスも悪くない）
• 新規採用で bzip2 を選ぶ理由は現時点でほぼない
• ランダムバイナリや既圧縮ファイル（jpg/mp4/zip等）はどの形式でも圧縮できない

VPS でサーバーを運用していると、ログのローテーション・バックアップ・大きなファイルの転送など、圧縮の場面は意外と多いものです。用途に応じて使い分けることで、作業効率が大きく変わります。まずは apt install zstd で zstd を追加しておくと何かと便利です。

サーバー運用に興味があれば、VPSを借りてLinux環境を試してみるのが一番の近道です。