圖片逐漸成為互聯網主要的內容構成,相應的圖片處理需求也在高速成長,移動應用與用戶生產內容(UGC)正在驅動數據中心圖像處理的業務負載快速增加。本文深維科技聯合創始人兼 CEO 樊平詳細剖析了圖片加速的必要性、當前實際的圖片解決方案與部署方式以及如何通過 FPGA+CPU 異構計算的方案維護用戶體驗與服務成本新平衡。
1. 為什么需要圖片加速?
目前,圖片處理的需求正在快速成長,即源于用戶生成內容,視頻圖片抓取等方式的圖片縮略圖生成,像素處理,圖片轉碼、智能分析處理需求不斷增加。眾多應用迫切需要高性能,高性價比的圖片處理解決方案。
在這種情況下,數據中心面臨著一個核心的考驗 -- 即用戶體驗與服務成本之間的平衡。總地來說,目前存在的純 CPU 處理方案,TCO(服務器、電費、帶寬、場地人員 成本)相對高昂,用戶體驗也相對較差。
2 . 解決方案
2.1. ThunderImage JPEG2JPEG 縮略圖方案
鑒于此,深維科技推出了基于 FPGA+CPU 異構計算的解決方案 -JPEG2JPEG,通過高性能 FPGA 分擔 CPU 處理任務,其所帶來的優勢是 20 倍吞吐性能提升,20 倍延遲的降低,5 倍實際成本的節省以及 10 倍的能效比提升。
JPEG2JPEG 縮略圖方案是將用戶上傳的圖片進行高質量的縮放,即可滿足絕大多數應用場合需求,例如,微信接收的一般都是縮小后的圖片??s略圖是一項大量的、高并發的需求,針對 4K 圖像輸入,輸出縮放至 1024x768、640x480 的場景。目前,JPEG2JPEG 縮略圖方案可以實現吞吐量 550 張、延遲約 58ms 的高性能效果。
2.2 . ThunderImage JPEG2WebP 轉碼方案
WebP 的需求主要來自于對帶寬成本的節省。WebP 相較于 JPEG,在同等圖像質量情況下,壓縮率可以提升 25%~34%,相應的對帶寬成本的節省更加明顯,并且因為傳輸數據量的減少,延遲也會隨之降低,進而帶來用戶體驗的提升。但與此同時,WebP 也存在一項問題,其計算復雜度是 JPEG 的 10 倍,對服務器的性能要求也更高,進而造成部署成本的提升。
深維科技的 ThunderImage JPEG2WebP 轉碼方案,通過 FPGA 加速帶來 10 倍左右的性能提升,進而降低 WebP 的復雜度及服務器成本。ThunderImage JPEG2WebP 轉碼方案支持 Baseline、Main、Ultra 幾種類型,實現了對 WebP M4 以及 M6 模式的支持,并且支持了 M4 的比特級一致(與 CPU 參考軟件輸出結果每比特一致)。
審核編輯 黃昊宇
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