如何优化服务器上​​的 ImageMagick CPU 使用率

Question

我正在尝试使用 ImageMagick 将一个图像重叠在另一个图像之上。我设置了一台具有 16 核 cpu 和 32gb ram（c5 4x 大）的 AWS beanstalk 机器，并在 Go 环境中运行代码。每当 GET 请求到达服务器时，就会执行以下 shell 命令。这是我正在运行的命令

cmd := "convert "+ img1 + " -page +"+fmt.Sprintf("%.1f", offsetX)+"+"+fmt.Sprintf("%.1f", offsetY) + " " + img2 + " -background none -flatten "+outputFilePath
cmdout,err := exec.Command("sh","-c",cmd).CombinedOutput()
//convert img1.png -page +10+10 img2.png -background none -flatten  output.png

img1 的大小约为 500x500，im2 的大小约为 200x200

我进行了负载测试，发现当前设置只能处理 15 个请求/秒，CPU 使用率为 51%。在 25req/sec 时，cpu 使用率变为 95%。我坚信我做错了什么。我正在使用 Imagemagick v6.7.8。升级到最新版本或从源代码（而不是 yum 安装）编译 ImageMagick 会有帮助吗？

我应该怎么做才能达到 100req/sec 并确保所有 vCPU 都得到最佳利用

Answer 1

我在我的 2015 i5 笔记本电脑（两核四线程）上进行了尝试。我做了一些这样的测试数据：

$ mkdir sample
$ cd sample
$ vipsheader ../fg.png ../bg.png 
../fg.png: 200x200 uchar, 4 bands, srgb, pngload
../bg.png: 500x500 uchar, 4 bands, srgb, pngload
$ for i in {0..1000}; do cp ../fg.png fg$i.png; done
$ for i in {0..1000}; do cp ../bg.png bg$i.png; done

所以 1,000 个 500x500 和 200x200 的 PNG 图像。

首先，基本情况（IM 6.9.10）：

$ time for i in {0..1000}; do convert bg$i.png -page +10+10 fg$i.png -background none -flatten out$i.png; done
real    0m49.461s
user    1m4.875s
sys 0m6.690s

49s 大约是 20 次操作/秒。

接下来，我尝试使用 GNU 并行。这是并行运行足够多的内核以保持所有内核加载的简单方法：

$ time parallel convert bg{}.png -page +10+10 fg{}.png -background none -flatten  out{}.png ::: {0..1000}
real    0m32.278s
user    1m46.428s
sys 0m11.897s

32s 是 31 次操作/秒。这是在双核笔记本电脑上使用的——如果使用更大的台式机，您会发现速度更快。

最后，我写了一个小小的pyvips 程序来完成你的任务。 pyvips 是libvips 的 Python 绑定，但也有 Go 绑定。

import pyvips

for i in range(0, 1000):
    bg_name = "bg" + str(i) + ".png"
    fg_name = "fg" + str(i) + ".png"
    out_name = "out" + str(i) + ".png"

    bg = pyvips.Image.new_from_file(bg_name, access="sequential")
    fg = pyvips.Image.new_from_file(fg_name, access="sequential")

    result = bg.composite2(fg, "over", x=10, y=10)

    result.write_to_file(out_name)

我明白了：

$ time ~/try/try289.py 
real    0m25.887s
user    0m36.625s
sys 0m1.442s

26 秒大约是 40 次操作/秒。如果你并行运行几个，你可以更快地获得它。

您遇到的一个限制是 PNG 格式——该库是单线程的，而且速度相当慢。如果您愿意尝试 TIFF，您可以获得更快的速度。

使用 deflate 压缩的 TIFF 在功能上类似于 PNG。如果我尝试：

$ vips copy fg.png fg.tif[compression=deflate]
$ vips copy bg.png bg.tif[compression=deflate]
$ ls -l bg.*
-rw-r--r-- 1 john john 19391 Dec 27 20:48 bg.png
-rw-r--r-- 1 john john 16208 Jan  2 18:36 bg.tif

所以在这种情况下，它实际上要小一些。如果我将 pyvips 程序更改为：

bg_name = "bg" + str(i) + ".tif"
fg_name = "fg" + str(i) + ".tif"
out_name = "out" + str(i) + ".tif[compression=deflate]"

然后运行它，我看到了：

$ time ~/try/try289.py 
real    0m17.618s
user    0m23.234s
sys 0m1.823s

大约 55 次操作/秒。