助力全站WebP ，阿里云云上FPGA 团队发布 WebP图片解决方案

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。

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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！