图片流量节省大杀器：基于CDN的sharpP自适应图片技术实践

Posted 2020-09-05 QcloudCommunity

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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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文章来源公众号：小时光茶社（Tech Teahouse）