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助力全站WebP ，阿里云云上FPGA 团队发布 WebP图片解决方案

2018-1-11 15:36:31 2082 测试

0 摘要：阿里云 WebP 图片解决方案的软件部分由联捷计算科技（CTAccel）提供，再整合上阿里云自身的FaaS (FPGA as a Service) 弹性计算平台，形成了完整的阿里云 WebP 图片解决方案。目前来说，图片依旧是占用流量较大的一部分，对于移动端更是如此，因此，如何在保证视觉效果的同时缩小体积，对于解决带宽占用高和手机耗电快非常重要。然而，我们所熟悉的 JPEG、PNG、GIF 等常用图片的优化早已到了极致。因此 Google 在2010年推出了新的图片压缩格式——WebP，致力于在达到和 JEPG 格式相同的图片质量的同时，减少文件大小，希望能够减少图片在网络上的传送时间。 WebP 为图片提供了有损和无损压缩能力，根据官方实验，无损 WebP 相比 PNG 减少 26%左右大小，有损 WebP 在保证结构相似性的情况下比 JPEG 减少 25%～34%大小；有损 WebP 的大小通常约为对应 PNG 的34%。受限于JPG、PNG等格式图片转码速度慢的影响，这么厉害的技术，却只有国内的少数公司在使用。阿里云推出了新的 WebP 图片解决方案，来帮助更多的企业，能够使用 WebP 格式，享受 WebP 格式带来的便利。阿里云为 WebP 编码做了什么？阿里云 WebP 图片解决方案的软件部分由联捷计算科技（CTAccel）提供，再整合上阿里云自身的FaaS (FPGA as a Service) 弹性计算平台，形成了完整的阿里云 WebP 图片解决方案。阿里云 WebP 图片解决方案在 ECS 产品可靠、安全、便利的基础上，进一步发挥了 FPGA 在数据并行处理上的能力，满足用户的计算需求，优化程序的运转效率。联捷计算科技一直致力于FPGA的图片处理与分析加速计算技术的研发，核心技术已获得美国专利。核心产品提供的图片处理能力，重新定义了数据中心图片处理计算模式，为互联网图片计算提供最高效的解决方案。用户能够在该平台上使用 JPEG 解码和 WebP 编码系统，能够实现批量将 JPEG 图片转换成不同分辨率的 WebP 图片。相比于传统的 CPU 处理方案，基于 FPGA 加速的 WebP 图片解决方案为图片处理提供了数倍的性能提升。真实场景下的性能对比测试对照组1 本组对照实验基于 FaaS F1 ecs.f1-c28f1.7xlarge 实例（28 CPU Cores, 1 Intel A10 FPGA Card）测试图片组参数： 10000 张图片, 平均大小: 830k, 分辨率: 4096x2160, 总计 8.3GB 测试结果测试结果解读我们可以看到，由于 FPGA 运算加速的介入，在各个分辨率下， FPGA + CPU 组（蓝色）都要比单纯的 28 核 CPU 组有较大的性能提升，加速比平均可达 3.24倍！而且，我们也可以看到，图片尺寸更大，加速效果越明显。对于使用者来说，能够用更短的时间处理更多的图片，带来成本上的降低和性能上的提升。测试对照组2 本组对照实验基于 FaaS F1 ecs.f1-c28f1.7xlarge 实例（28 CPU Cores, 1pcs Intel A10 FPGA Card）测试图片组参数： 10000 张图片, 平均大小: 130k, 分辨率: 1024x768, 总计 1.3GB 测试结果测试结果解读当输入图片切换成1k时，我们可以看到，受限于输入图片的尺寸， FPGA 的加速效果相比于对照组1略有下降，但 FPGA + 28 核CPU 组的处理速度仍然比单纯的 28 核 CPU组提升了 2.54倍。测试对照组3 本组对照实验基于 FaaS F1 ecs.f1-c8f1.2xlarge 实例（8 CPU Cores, 1pcs Intel A10 FPGA Card）测试图片组参数： 10000 张图片，平均大小: 830k, 分辨率: 4096x2160, 总计 8.3GB 测试结果测试结果解读在本组测评中，由于实例的 CPU 数量下降，FPGA的加速效果相比于前两组测试结果得到了大幅度的对比放大。 FPGA + 8 核 CPU 组对比单纯 8 核 CPU组提升了 6.5 倍！测试对照组4 本组对照实验基于 FaaS F1 ecs.f1-c8f1.2xlarge 实例（8 CPU Cores, 1pcs Intel A10 FPGA Card）测试图片组参数： 10000 张图片, 平均大小: 130k, 分辨率: 1024x768, 总计 1.3GB 测试结果测试结果解读本组测评虽然 CPU 数量减少， FPGA 的加速性能被对比放大出来，但受限于输入图片的尺寸，性能的提升仅达到 3.75倍。综合测评结果通过我们上面的四组测评结果可以得出以下结论：同等情况下，加入 FPGA 性能将有大幅度提升，平均提升在2.5倍以上, 最优能达到 6.5 倍。图片越大， FPGA 的加速效果越好。这样符合我们的场景，图片越大，我们压缩的需求越强烈。 CPU 越少，FPGA 的相对加速效果更明显，在保证处理速度的情况下，我们可以选择使用 CPU 更少的 FPGA 机器处理，取得更高的性价比。普惠 FPGA 的力量在过去，FPGA 只是互联网玩家大咖才能玩得转、玩得起的，但是阿里云希望让更多的企业和个人享受算力提升带来的好处。阿里云将 FPGA 封装成云产品，并在原有基础上进行产品化、模块化、镜像化，全方位优化产品交付流程，对于任何一家想要使用 FPGA 或是能够为其他公司提供 FPGA 技术指导和开发服务的企业，都能够在整个流程中找到自己。FPGA 的云端交付，让更多的企业能够从不会用到用的爽！即使你的企业没有人擅长 FPGA ，仍然可以通过购买云市场的开发服务，并通过统一的交付流程，实现无编码，轻松上云。为了无法计算的价值，普惠 FPGA 的力量，让 WebP 从这里崛起！ 0
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