Qu’est-ce que le codage Delta ?

Des interactions sur les réseaux sociaux aux simulations scientifiques, les données sous-tendent presque tous les aspects de notre vie. Face à la prolifération croissante des données numériques, la gestion, le stockage et la transmission efficaces des informations sont devenus des priorités essentielles pour les entreprises comme pour les particuliers. L’encodage delta est l’une des techniques clés qui permettent de relever ces défis.

Le codage Delta est une approche méthodique de la gestion des données qui se concentre sur les changements ou les différences entre les données successives plutôt que sur l’ensemble des données elles-mêmes. Cette approche permet une utilisation plus efficace des ressources de stockage et accélère la transmission des données sur les réseaux.

Dans cet article, nous explorons le concept d’encodage delta, son fonctionnement, ses applications et les avantages et limites qu’il présente.

Qu’est-ce que le codage Delta ?

Le codage Delta, également appelé compression delta ou différence de données, est une technique de stockage ou de transmission des données. Au lieu de stocker directement l’ensemble des données, il calcule et stocke les différences entre les points de données consécutifs. Le nom lui-même reflète ce principe, comme le signifie la lettre grecque delta (Δ). L’objectif principal de cette technique est d’optimiser l’espace de stockage et de réduire l’utilisation de la bande passante en capturant et en représentant uniquement les différences (ou deltas) entre les points de données séquentiels.

Pour illustrer ce concept, examinons une simple séquence de chiffres : [10, 15, 20, 25]. Supposons qu'un système stocke la séquence ; au lieu de stocker chaque point de données tel quel, le codage delta capturerait et représenterait les changements entre chaque nombre et son prédécesseur :

• La différence entre 15 et 10 est de +5.

• La différence entre 20 et 15 est de +5.

• La différence entre 25 et 20 est de +5.

Par conséquent, en utilisant un codage delta, nous stockerions ou transmettions [10, +5, +5, +5]. Cette représentation communique efficacement les changements incrémentiels au sein de la séquence plutôt que de transmettre de manière redondante l’ensemble de la séquence de chiffres.

Comment fonctionne le codage Delta ?

Le codage Delta suit un processus simple en trois étapes qui consiste à capturer et représenter les différences entre les points de données consécutifs :

1. Identifier les points de données consécutifs
   
   La première étape du codage delta consiste à identifier la séquence de points de données à coder. Ces points de données peuvent représenter des valeurs numériques dans un ensemble de données ou des pixels dans une image ou des images dans une vidéo.

2. Calculer les valeurs delta Une fois les points de données identifiés, l’encodage delta calcule la différence (delta) entre chaque paire de points de données consécutifs. Le calcul mathématique de la valeur delta est le suivant :
   
   Delta Value = Point de données actuel - Point de données précédent
   
   Par exemple, si le point de données actuel est 25 et que le point de données précédent est 20, la valeur delta est +5. Autrement dit, 25 - 20 = 5.

3. Stocker ou transmettre des valeurs delta

Après avoir calculé les valeurs delta pour l’ensemble de la séquence de points de données, les valeurs delta résultantes sont stockées ou transmises à la place des points de données d’origine. En effet, le récepteur dispose déjà du point de données précédent (20) en fonction de l’ordre de transmission. En ajoutant la valeur delta (5) au point de données précédent, le récepteur peut facilement reconstruire le point de données d’origine (25 + 20 = 25). Cette approche réduit considérablement la quantité de données à stocker ou à transmettre, en particulier dans les scénarios où les changements entre les points de données sont relativement faibles ou incrémentiels.

Applications du codage Delta

La capacité du codage Delta à réduire la taille des données et à améliorer l’efficacité de la transmission en fait une technique précieuse pour le stockage et la transmission de données dans divers secteurs. Voici quelques applications importantes :

• Streaming vidéo : Les séquences vidéo sont idéales pour le codage delta. Lorsque plusieurs images d’une vidéo sont courtes avec peu de changements en arrière-plan, le codage delta ne prend en compte que les nouveaux pixels qui changent dans la vidéo, qui sont transmis puis ajoutés à une image précédente pour obtenir la totalité de l’image. Cette approche ciblée réduit considérablement la bande passante requise pour le streaming, ce qui permet une lecture plus fluide et une utilisation efficace des ressources réseau.
• Systèmes de contrôle de version : Le développement logiciel repose largement sur des systèmes de contrôle de version comme Git. Ces systèmes suivent les modifications apportées aux fichiers au fil du temps. L’encodage Delta joue ici un rôle crucial. Au lieu de stocker des nouvelles versions complètes d’un fichier avec des modifications mineures, seules les différences entre ces versions sont stockées. Cela réduit les besoins de stockage et permet aux développeurs de suivre efficacement l’évolution de leur code.
• Protocoles réseau : Les protocoles de communication en temps réel comme le protocole RTP (Real-time Transport Protocol) utilisent souvent un codage delta pour la transmission audio et vidéo. En se concentrant sur les changements entre les échantillons audio ou les images vidéo, l’encodage delta optimise le transfert de données, garantissant une communication fluide et ininterrompue pendant les appels ou les visioconférences.
• Sauvegarde des données : Les sauvegardes de données sont essentielles pour protéger les informations précieuses. Le codage Delta peut être utilisé pour stocker uniquement les modifications apportées aux données depuis la dernière sauvegarde. Cela réduit considérablement la quantité de données à sauvegarder, ce qui permet d’économiser de l’espace de stockage et de réduire les temps de sauvegarde.
• Mises à jour logicielles : La distribution des mises à jour logicielles est un autre domaine dans lequel le codage delta est mis en évidence. Au lieu de télécharger la nouvelle version complète du logiciel, les utilisateurs ne peuvent recevoir que les différences entre la version existante et la mise à jour. Cela se traduit par des téléchargements plus rapides et une consommation de bande passante réduite, améliorant ainsi l’expérience globale de mise à jour.

Avantages du codage Delta

Le codage Delta offre plusieurs avantages intéressants en termes de stockage de données et d’efficacité de transmission, ce qui en fait une technique précieuse pour diverses applications. Examinons les principaux avantages de l’encodage delta :

• Réduction de la redondance : L’un des principaux avantages du codage delta est sa capacité à réduire la redondance dans le stockage et la transmission des données. En se concentrant sur la capture et la représentation des différences entre les points de données consécutifs, l’encodage delta élimine la nécessité de stocker ou de transmettre des données inchangées à plusieurs reprises. Cela réduit les besoins de stockage et préserve la bande passante du réseau, en particulier dans les scénarios où les données changent progressivement au fil du temps.
• Optimisation du transfert de données : Le codage Delta optimise le transfert de données en transmettant uniquement les modifications essentielles entre les points de données ou les versions. Dans les applications telles que les systèmes de contrôle de version et la synchronisation de fichiers, le codage delta facilite le transfert efficace des modifications de fichiers sans transmettre des fichiers entiers. Cette approche réduit considérablement la quantité de données transmises sur les réseaux, ce qui accélère les vitesses de transfert et améliore les performances globales du réseau.
• Efficacité de l’espace de stockage : Le codage Delta permet une utilisation efficace de l’espace de stockage en stockant uniquement les différences (ou deltas) entre les points de données. Au lieu de conserver plusieurs copies de données similaires, l’encodage delta se concentre sur la capture des modifications incrémentielles, ce qui se traduit par une réduction des frais de stockage et une utilisation plus économique des ressources de stockage. Cette efficacité est particulièrement avantageuse dans les environnements dont la capacité de stockage est limitée ou le volume de données élevé.
• Compression des données et efficacité de la sauvegarde : Le codage Delta contribue à l’efficacité des stratégies de compression et de sauvegarde des données en permettant des sauvegardes et des mises à jour incrémentielles. Dans les scénarios de sauvegarde de données, le codage delta permet un stockage efficace des données de sauvegarde en capturant uniquement les modifications apportées depuis la dernière sauvegarde, réduisant ainsi le temps de sauvegarde et les besoins de stockage.
• Contrôle de version amélioré : Dans les systèmes de contrôle de version, le codage delta permet une gestion efficace des versions en permettant le stockage et la récupération sélectifs des modifications de fichiers. Au lieu de stocker des copies complètes des fichiers pour chaque version, le codage delta stocke et transmet uniquement les modifications, ce qui permet aux utilisateurs de suivre et de gérer efficacement l’historique des versions. Cette approche rationalisée du contrôle de version simplifie la collaboration et accélère les processus de développement logiciel.
• Rationalisation de la synchronisation des données : L’encodage Delta facilite une synchronisation des données fluide et efficace en transmettant uniquement les différences entre les ensembles de données ou les versions. Cela est particulièrement utile dans les environnements informatiques distribués, où la synchronisation des données entre plusieurs périphériques ou systèmes est essentielle. L’encodage Delta optimise les processus de synchronisation des données, assurant ainsi la cohérence et la cohérence entre les sources de données distribuées.

Difficultés et limites

Bien que le codage delta offre de nombreux avantages, il est important de reconnaître ses limites. Voici quelques-uns des principaux défis liés à l’utilisation de cette technique :

• Frais de traitement élevés : Le codage Delta nécessite un traitement supplémentaire pour calculer et appliquer des valeurs delta entre des points de données consécutifs. Dans les cas où des mises à jour ou des modifications fréquentes se produisent, les frais de calcul du codage delta peuvent devenir importants, ce qui a un impact sur les performances et la réactivité du système. Des structures de données complexes ou des ensembles de données volumineux peuvent exacerber cette charge de traitement.
• Dépendance initiale : L’efficacité du codage delta dépend fortement de la valeur initiale de référence. Si les données présentent des changements importants dès le départ, les valeurs delta peuvent devenir élevées. Cela annule l’avantage de la compression, car les valeurs delta importantes nécessitent autant de bits à stocker que les points de données d’origine. Imaginez un relevé de température qui passe soudainement de 10 °C à 50 °C. La valeur delta (40 °C) serait assez importante, ce qui permettrait une compression minimale dans ce scénario.
• Ne convient pas aux données aléatoires : Le codage Delta repose sur des changements prévisibles entre les points de données consécutifs. Pour les données aléatoires sans schéma ou corrélation clair, les valeurs delta peuvent être de taille similaire aux points de données d’origine. Ce scénario offre un avantage de compression minimal. Imaginez une séquence de chiffres aléatoires sans schéma perceptible. Le delta entre chaque nombre peut être tout aussi aléatoire, rendant le codage delta inefficace.
• Exigences de décodage : Bien que le codage soit simple, l’extrémité réceptrice doit posséder la valeur de référence initiale pour décoder les données encodées en delta. Dans certains scénarios, cela peut représenter un défi. Par exemple, si un flux vidéo codé en delta est transmis sans inclure la première image (la ligne de base), le récepteur ne sera pas en mesure de reconstruire les images suivantes avec précision.
• Compression limitée pour des données similaires : L’encodage Delta peut ne pas offrir une compression importante lorsqu’il s’agit de jeux de données où les valeurs consécutives sont très similaires. Imaginez une longue séquence de chiffres identiques. Les valeurs delta entre elles seraient toutes nulles, ce qui nécessiterait un espace de stockage tout comme les données d’origine.
• Complexité dans la gestion et la reprise des erreurs : L’encodage Delta introduit des complexités dans la gestion et la reprise des erreurs, en particulier dans les environnements où l’intégrité et la cohérence des données sont essentielles. En cas de corruption des données ou d’erreurs de transmission, la récupération des données d’origine à partir de représentations encodées en delta peut nécessiter des mécanismes sophistiqués de détection et de correction des erreurs, ce qui complique les processus de récupération des données.

Conclusion

Le codage Delta joue un rôle essentiel dans la gestion et la transmission moderne des données. En se concentrant sur les changements plutôt que sur des ensembles de données complets, elle optimise l’efficacité du stockage et accélère les vitesses de transfert de données. En s’appuyant sur le codage delta et d’autres techniques de réduction de données proposées par des solutions telles que Pure Storage ® FlashArray™ et FlashBlade®, les organisations peuvent réduire considérablement les coûts de stockage et optimiser la gestion des données.