摘要：?背景與挑戰(zhàn) 技博客 GigaOM 曾報道：YouTube 的視頻略縮圖采用 WebP 格式后矢空，網(wǎng)頁加載速度提升了 10%；谷歌的 Chrome 網(wǎng)上應(yīng)用商店采用 WebP 格式圖片后爬舰，每天可以節(jié)省幾 TB 的帶寬威沫，頁面平均加載時間大約減少 1/3；Google+ 移動應(yīng)用采用 WebP 圖片格式后洼专，每天節(jié)省了 50TB 數(shù)據(jù)存儲空間。
背景與挑戰(zhàn)
科技博客 GigaOM 曾報道：YouTube 的視頻略縮圖采用 WebP 格式后孵构，網(wǎng)頁加載速度提升了 10%屁商；谷歌的 Chrome 網(wǎng)上應(yīng)用商店采用 WebP 格式圖片后，每天可以節(jié)省幾 TB 的帶寬颈墅，頁面平均加載時間大約減少 1/3蜡镶；Google+ 移動應(yīng)用采用 WebP 圖片格式后，每天節(jié)省了 50TB 數(shù)據(jù)存儲空間恤筛。但Webp最大的缺點(diǎn)在于壓縮算法計算復(fù)雜度是JPEG的10倍以上官还，我們迫切需要一套高性能加速方案來降低業(yè)務(wù)成本。
項目
今年春節(jié)期間大客戶為了支持其搶紅包業(yè)務(wù)向阿里云提出了webp轉(zhuǎn)碼需求毒坛。根據(jù)以往經(jīng)驗總共需要準(zhǔn)備數(shù)幾十臺32核64線程的物理機(jī)望伦。阿里云為提升用戶體驗降低自身成本林说，使用FaaS（FPGA as a Service） F1實例加速webp編碼。其中FaaS團(tuán)隊提供了FPGA平臺支持屯伞，OSS團(tuán)隊提供了算法的支持腿箩。得益于高性能的FPGA平臺，我們使用5臺單卡FPGA云服務(wù)器扛下了日常40%的webp編碼流量劣摇。
效果
本次性能測試所使用樣本為512x512的圖片珠移，所有測試都在阿里云FaaS F1實例上測試。根據(jù)業(yè)務(wù)方的要求末融，我們對其中部分?jǐn)?shù)據(jù)值做了一些混淆钧惧。
1）延時
在使用了FPGA加速webp編碼之后，延遲降為原來的1/10勾习。
2）吞吐量
每個單卡的F1實例（8vcpu浓瞪，1 * ARRIA 10)可以獲得大約32核64線程物理機(jī)的~2倍吞吐量，跟某業(yè)內(nèi)專業(yè)加速webp編碼公司對比（在用同樣F1實例）语卤。我們發(fā)現(xiàn)某司的FPGA加速webp編碼對CPU依賴非常多追逮，但利用率又只有50-60%，這非常讓人費(fèi)解粹舵。
3）圖片質(zhì)量
下圖是在不同quality下钮孵，對比軟件（藍(lán)線）、OSS（紅線）眼滤、某司（綠線）的編碼后psnr曲線巴席。PSNR使用ImageMagick的convert工具計算，數(shù)值越大越好诅需。OSS提供的硬件加速算法漾唉，在圖像質(zhì)量方面幾乎跟軟件幾乎完全重合，某司提供的webp編碼加速器存在不小的差距（差距在0.1~0.5db之間）堰塌。
4)壓縮率
同樣使用圖片空間的測試架赵刑，quality設(shè)置也一樣，數(shù)值為相對JPEG原圖的壓縮率场刑，數(shù)值越小越好般此。經(jīng)過測試我們發(fā)現(xiàn)軟件、OSS牵现、某司的壓縮率幾乎完全重合铐懊，但依舊保持原有梯隊，軟件>OSS>某司瞎疼。
根據(jù)上面測試結(jié)果科乎，目前阿里云OSS的加速方案在webp壓縮場景所有指標(biāo)都超過了某司，除了壓縮率小幅領(lǐng)先之外贼急，其他兩個指標(biāo)都有非常明顯的優(yōu)勢茅茂。
未來
1）預(yù)計性能優(yōu)化完成之后E2E還可以提升50%的性能捏萍。壓縮率上，未來采用m6等級的編碼玉吁，其壓縮率比當(dāng)前壓縮率更高照弥。
2）單個FPGA板卡的成本遠(yuǎn)小于服務(wù)器，所以降低業(yè)務(wù)成本的關(guān)鍵在于提高FPGA的密度进副。未來webp加速器將使用F3實例这揣，單個芯片的FPGA性能提升了超過2倍，單臺服務(wù)器的FPGA芯片密度也提升了一倍影斑。
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