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图片流量节省大杀器:基于CDN的sharpP自适应图片技术实践

2016-10-19 12:32 陈忱

作者简介:陈忱,腾讯工程师,13年毕业加入腾讯,从事过研发流程平台工具开发,现负责手Q VIP中心,喜欢研究新技术,专注于前端性能优化。


背景

目前移动端运营素材大部分依赖图片,基于对图片流量更少,渲染速度更快的诉求,我们推动CDN,X5内核,即通产品部共同推出了一套业务透明,无痛接入的CDN图片优化方案:基于CDN的sharpP自适应图片无痛接入方案。据统计效果可在原图基础上节省60%-75%的流量,比之前webP无痛接入方案效果提升40%-50%,减少流量的同时提高页面渲染速度,提升用户体验。

效果数据

目前手Q增值业务:VIP中心、游戏中心、动漫、游戏公会、特别关心 以及增值渠道的QQ钱包,空间的个性化商城已经接入sharpP自适应,优化效果数据:



sharpP
自适应方案在原有webP自适应方案效果提升40%-50%,提升效果主要来自sharpP高于webP的编码压缩率,同时能优化到webP无法覆盖的png图片(备注:之前webP无痛方案只实现了jpg的支持),sharpP方案和原图对比可以节省60%-75%的流量。

以我们的VIP中心为例,之前webP方案:


上sharpP方案后


在图片增加的情况下 图片流量减少了近100K,页面速度也有提升,并且sharpP图片的效果也经过设计同学的验证,肉眼几乎无法区分,图片质量参数细节后面会介绍。

方案概述

利用自建CDN结点的缓存,以及带请求头的回源能力做到同一个URL根据终端分辨率,以及是否支持sharpP解码,按需返回不同的原图副本,做到图片资源的最合理利用

手Q X5内核支持sharpP图片的解码,请求图片时会带上accept: image/sharpp标识,User-Agent中会加上手机的分辨率Pixel参数,CDN节点收到请求后,先检查如果有对应的sharpP自适应副本直接返回,如果没有则将请求回源到CDN源站,源站会根据请求的User-Agent、Accept参数返回对应分辨率的sharpP图片副本(原图上传后,或第一个用户请求触发CDN源站服务器图片转换,生成不同尺寸的sharpP图片), 如果请求头没有sharpP标识,则按原有逻辑返回原图,不影响业务。


整套优化方案接入对基于X5内核的H5业务完全透明,无需改动代码,即可让页面的图片获得可观的图片专项优化效果;app业务接入,音视频有提供sharpP解码的sdk的接入。

方案详解

1、何为sharpP

sharpP是腾讯公司SNG即通产品部音视频技术中心推出的一种图片压缩组件,现已支持iOS、Android、Windows、Linux四个平台。编码压缩率、编码耗时、解码耗时相比webP有明显的优势。

2、CDN sharpP方案

在原有webP自适应无痛方案基础上,我们联合终端、CDN进一步升级优化,做了如下优化改造:

终端支持:增值业务大部分是基于手Q webview的hybird应用,安卓平台基于X5内核,X5内核于2.1.1版本开始引入了sharpP组件,支持sharpP解码,并约定支持sharpP的版本发起的请求会在http请求的头部带上Accept: image/sharpp字段,同时X5内核UA中会带上终端分辨率Pixel字段,iOS平台由于系统对webview内核的限制,暂时无法很好的嵌入sharpP组件,未能支持sharpP解码。未来可以在原生app引入sharpP组件,原生请求带上Accept:image/sharpp,就可以使用到CDN的sharpP能力。

CDN侧改造:CDN源站转换工具集成了sharpP组件,CDN的OC结点新增支持 sharpP副本的缓存,整体流程大致如下:


客户端发起请求后,OC结点根据请求UA检查Accept字段是否带有image/sharpp,并获取Pixel分辨率信息,OC结点判断是否有满足要求的原图副本缓存,没有缓存则将URL+请求头回源,源站识别请求头中的信息,返回图片对应的sharpP副本,OC结点缓存下来。源站图片如果未转换完成(图片上传后或第一次请求触发CDN源站异步转换),源站会先返回原图,max-age=10,让OC结点暂时不缓存,再次请求时,判断转换完成才返回sharpP图片并设置默认的缓存时间max-age=25920000。目前CDN sharpP已支持了我们BGtop5流量的域名:

imgcache.gtimg.cn、i.gtimg.cn、imgcache.qq.com、qzonestyle.gtimg.cn、qzs.qq.com

整体方案:结合之前我们做的自适应、webP方案,与sharpP可以完全兼容,在CDN源站是3项单独的配置,可以按需配合或单独使用,整体方案如下图


优先判断是否有自适应,然后检查sharpP,如果sharpP和webP都支持优先返回sharpP。

3、项目中踩过的坑

1)运营商内容劫持,由于同一个URL可能返回不同的内容(不同分辨率的sharpP/原图) 线上观察发现联通运营商会在请求到我们自建CDN结点之前加一层缓存,默认会按URL来缓存内容,其实就是内容劫持,导致不同请求头,返回错乱与我们期望的不一致,后面找到一种解决方法,基于http协议的vary字段,CDN源站以及CDN结点返回内容的时候带上 Vary:User-Agent,Accept 字段,告诉运营商的缓存服务器根据请求的Accept+User-Agent+Url来缓存内容,经验证可以解决问题。

2)质量参数设置,尽可能保证图片压缩的更小,效果与原图差距不大

sharpP采用有损压缩,转换工具会读取原图质量参数,适当降低:如果原图质量参数低于75则保持原质量参数直接转sharpP,如果质量参数高于75,则在原图基础上降低一些质量参数,根据业务要求自行设置,目前根据观察质量参数不低于75的sharpP图片基本肉眼无法区分。

3)新的业务开启sharpP自适应,源站图片转换导致磁盘IO压力过大

用脚本凌晨闲时对存量图片预转换生成各尺寸的副本;转换工具监听图片目录的新增文件,用户上传后就做转换;转换脚本做了优化,只有第一次请求触发转换。

4)sharpP转换工具对某些图片转换失败,生成空文件

捕获转换失败错误码,空文件用原图替换,避免返回给结点空文件

5)有时候业务图片需要强制使用原图

支持nosharpp参数,url带上参数后,CDN强制返回原图。

6)图片缓存清理

由于一个图片URL,对应了多份CDN结点缓存副本,如果图片更新的时候,可能有个别副本缓存刷新不及时,导致不同分辨率、sharpP、原图的用户看到的图片不一致,需要优化CDN缓存刷新工具,支持一次清理所有缓存副本。

以上皆为项目推进中遇到的问题,未考虑周全可能就会影响功能,线上实施前得在测试结点充分验证,结点部署要控制节奏,并且要有完善的线上监控机制,以及功能回退的能力。

4、图片检测监控

1、为了提高接入效率,减少人工验证步骤,我们开发了图片检测监控工具,定时监控业务页面图片在各OC结点返回是否正常。原理:工具根据业务URL,抓取页面内所有CDN域名的图片,随机抽取一部分OC结点,构造sharpP,webP,原图3种请求,根据返回的图片格式,大小对比验证图片是否正常。

2、现网图片加载数据上报:为了监控更多用户的图片加载真实数据,我们在业务中接入了图片加载上报组件,原理是利用X5内核收集的资源加载信息,过滤出图片信息,上报图片类型,返回码,加载耗时,网络类型等。

5、sharpP开启验证

上传一张新图片,使用手Q安卓版本访问已支持sharpP域名的CDN图片,如果请求带了Accept:image/sharpp,检查返回图片格式是否为sharpP



如果旧的图片未按预期返回,返回了webP或原图可能是OC结点缓存,正常3天后过期回源则会返回sharpP图片。

未来规划
1
、app业务接入sharpP优化方案目前只有安卓平台基于X5内核的应用能得到这套CDN sharpP方案的优化效果,根据CDN日志的流量统计BG内最大的流量还是来自终端发起的请求,后续我们计划联合CDN大流量的终端业务接入sharpP解码组件,让这套方案能给更多业务带来收益,同时也为公司和用户节省流量成本。
2、sharpP工具优化 sharpP组件在不断优化,包括转码效率、成功率,gif格式支持等,CDN转换工具也将迭代支持。


 
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