如何讓你的圖片服務也有類似OSS的圖片處理功能

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前言

有自己機房的公司一般都有一套存儲系統用于存儲公司的圖片、視頻、音頻、文件等數據，常見的存儲系統有以NAS、FASTDFS為代表的傳統文件存儲，和以Minio為代表的對象存儲系統，隨著云服務的興起很多公司逐漸將數據遷移到以阿里云OSS為代表的云對象存儲，OSS的好處是不但解決了數據的存儲還自帶的很多文件的處理功能，如圖片的縮放、打水印、裁剪等功能，例如我們要獲獲取一張寬為200大小的圖片只需要在原圖后面增加?x-oss-process=image/resize,w_200這個參數就可以了，處理圖片確實非常方便。
https://oss-console-img-demo-cn-hangzhou.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/example.jpg?x-oss-process=image/resize,w_200。
傳統的NAS、FASTDFS只有存儲功能，沒有文件處理能力的，我們可以使用圖片處理軟件給它加上類似的圖片處理功能。常用的圖片處理軟件有Imagemagick、GraphicsMagick、OpenCV對應的JAVA操作庫為im4java、JMagick、Javacv。用上這些圖片處理軟件再配置Nginx+Lua或者OpenResty就可以讓你的傳統NAS存儲也也有像OSS一樣的圖片處理能力。

ImageMagick、GraphicsMagick的安裝

ImageMagick官網下載

官網下載地址：https://imagemagick.org/script/download.php
以windows為例，下載ImageMagick-7.1.1-15-Q16-HDRI-x64-dll.exe ，然后下一步、下一步安裝就好了，安裝完成后輸入magick -version檢查是否安裝成功：

PS C:\Users\Administrator> magick -version
Version: ImageMagick 7.1.1-15 Q16-HDRI x64 a0a5f3d:20230730 https://imagemagick.org
Copyright: (C) 1999 ImageMagick Studio LLC
License: https://imagemagick.org/script/license.php
Features: Cipher DPC HDRI Modules OpenCL OpenMP(2.0)
Delegates (built-in): bzlib cairo flif freetype gslib heic jng jp2 jpeg jxl lcms lqr lzma openexr pangocairo png ps raqm raw rsvg tiff webp xml zip zlib
Compiler: Visual Studio 2022 (193532217)

GraphicsMagick官網下載

GraphicsMagick最初源于ImageMagick5.5.2（2002年11月），但從那時起就完全獨立于ImageMagick項目。自從ImageMagick的fork以來，許多作者使用開放的開發模型進行了許多改進（參見新聞），但沒有破壞API或實用程序操作。下載地址：
http://www.graphicsmagick.org/download.html
安裝完成后輸出gm檢測是否安裝成功。

C:\Users\Administrator>gm
GraphicsMagick 1.3.40 2023-01-14 Q16 http://www.GraphicsMagick.org/
Copyright (C) 2002-2023 GraphicsMagick Group.
Additional copyrights and licenses apply to this software.
See http://www.GraphicsMagick.org/www/Copyright.html for details.
Usage: gm command [options ...]

JAVA操作

JAVA操作GraphicsMagick可以使用im4java
引入POM依賴im4java

        <dependency><groupId>org.im4java</groupId><artifactId>im4java</artifactId><version>1.4.0</version></dependency>

im4java官網地址：
https://im4java.sourceforge.net

im4java源碼地址：im4java download | SourceForge.net

JAVA操作ImageMagick可以使用JMagick,引入POM依賴：

<dependency><groupId>jmagick</groupId><artifactId>jmagick</artifactId><version>6.6.9</version>
</dependency>

JMagick官網地址：www.jmagick.org

JMagick源碼地址：JMagick download | SourceForge.net

圖片信息獲取

命令獲取圖片信息

 magick identify .\1.jpg
.\1.jpg PNG 1920x1080 1920x1080+0+0 8-bit sRGB 1.31707MiB 0.000u 0:00.000//格式化輸出
magick identify -format '%W,%H,%B,%f,%m'  .\1.jpg
1920,1080,1381050,1.jpg,PNG

JAVA獲取圖片信息

    @Testpublic void info() throws IOException, InterruptedException, IM4JavaException {String iImageDir = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\img\\1.jpg";IMOperation operation = new IMOperation();//格式化輸出//operation.format("%W,%H,%B,%f,%m");operation.addImage(iImageDir);IdentifyCmd indentity = new IdentifyCmd();ArrayListOutputConsumer output = new ArrayListOutputConsumer();indentity.setOutputConsumer(output);indentity.run(operation);ArrayList<String> cmdOutput = output.getOutput();String line = cmdOutput.get(0);System.out.println(line);//C:\Users\Administrator\Desktop\img\1.jpg PNG 1920x1080 1920x1080+0+0 8-bit sRGB 1.31707MiB 0.000u 0:00.000}

注意事項

  1. 如果運行代碼報org.im4java.core.CommandException: java.io.IOException: Cannot run program "identify": CreateProcess error=2, 系統找不到指定的文件。是因為剛安裝軟件，系統沒找到命令，重啟電腦后就可以解決。

  2. 可以使用-format '%W,%H,%B,%f,%m'來格式化圖片信息的輸出 ，具體的格式化參數有很多，詳細可以參考官方文檔，你想要的圖片信息應該都是有的。https://imagemagick.org/script/escape.phps

圖片縮放

命令圖片縮放

magick .\1.jpg -resize 200x100 1_w200h100.jpg
magick identify -format '%W,%H,%B,%f,%m'  .\1_w200h100.jpg
輸出:
178,100,8003,1_w200h100.jpg,JPEG

JAVA圖片縮放

    @Testpublic void resizeImg() throws IOException, InterruptedException, IM4JavaException {String srcImagePath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\img\\1.jpg";Integer width = 200;Integer height = 100;String newImagePath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\img\\1_w200h100.jpg";IMOperation op = new IMOperation();op.addImage(srcImagePath);op.resize(width, height);op.addImage(newImagePath);ImageCommand convert = new ConvertCmd();convert.run(op);}

注意事項

這里我們使用 -resize 200x100 想生成一張200x100的圖片，結果輸出圖片是178x100,因為原始圖片為1920x1080為了保持圖片寬高比例，做了等比例縮放，防止圖片變形。

圖片打水印

命令圖片打水印

 magick composite  -geometry  '200x200+100+50'  -gravity  'center'  .\avatar.png .\1.jpg  1_avater.jpg

JAVA圖片打水印

    @Testpublic void testaddImgWatermark() throws Exception {String srcImagePath="D://img/1.jpg";String destImagePath="D://img/1_avater.jpg";String waterImgPath="D://img/avatar.png";IMOperation op = new IMOperation();//水印大小op.geometry(1000,1000,1000,500);// 水印圖片位置NorthWest, North, NorthEast, West, Center, East, SouthWest, South, SouthEastop.gravity("NorthEast");// 水印透明度op.dissolve(100);// 水印op.addImage(waterImgPath);// 原圖op.addImage(srcImagePath);// 目標op.addImage(destImagePath);ImageCommand cmd = new CompositeCmd();cmd.run(op);}

注意事項

  1. -geometry '200x200+100+50' 中的200x200是設置水印圖片的大小,+200+50設置水印圖片相對于gravity的位置
  2. -gravity 'center'是給定水印的相對原圖的位置，支持NorthWest, North, NorthEast, West, Center, East, SouthWest, South, SouthEast，這個參數和阿里OSS加水印的也是一樣的。

最終打出水印的效果如下：

image.png

圖片裁剪

命令圖片裁剪

magick convert -gravity  'center'   .\1_avater.jpg -crop  200x200+100+50 1_cut.jpg

JAVA圖片裁剪

    @Testpublic  void testCrop()  throws Exception {String srcImagePath="D://img//1.jpg";String destImagePath="D://img/1_cut.jpg";IMOperation op = new IMOperation();op.gravity("center");op.addImage(srcImagePath);op.crop( 200,200,100,50);op.addImage(destImagePath);ImageCommand cmd  = new ConvertCmd();cmd.run(op, srcImagePath, destImagePath);}

最張裁剪效果：

image.png

注意事項

  1. -crop 200x200+100+50 結合 -gravity 'center'剛好可以把我們打上的水印裁剪出來；
  2. 裁剪出的圖片在左右兩邊還是有一點紅色邊框，這個可能是計算有一兩個像素誤差。

圖片加參數自動處理

有了以上的圖片處理命令之后想要實現OSS ?x-oss-process=image/resize,w_200這樣加參數處理圖片可以使用Nginx+Lua來實現，集成了Lua模塊的Nginx項目OpenResty

例如我們原始圖片地址：

http://127.0.0.1/img/1.jpg

自動縮放圖片尺寸：

http://127.0.0.1/img/1_400x400.jpg

  1. 下載安裝 OpenResty - Download
  2. 下載安裝LUA Release Lua for Windows v5.1.5-52 Released · rjpcomputing/luaforwindows · GitHub

Nginx配置引入Lua:

http {lua_package_path 'D:\software\openresty\lualib\\?.lua;;';lua_package_cpath 'D:\software\openresty\lualib\\?.so;;';
}

Nginx配置文件中可以寫成這樣:

 location ~ '/img/(\d+)_(\d+)x(\d+).jpg$' {root D:/img;set $img_root  "D:/img/img";set $fileName  ngx.arg[1];set $width  ngx.arg[2];set $height  ngx.arg[3];set $origin "${img_root}/${fileName}.jpg" ;set $file  "${img_root}/${fileName}_${width}x${height}.jpg";if (!-f $file) {rewrite_by_lua 'local command = "magick  "..ngx.var.origin.." -resize "..ngx.var.width.."x" ..ngx.var.height.." "..ngx.var.file;os.execute(command);';}}

當訪問(http://127.0.0.1/img/1_400x400.jpg時可動態生成對應尺寸圖片，類似OSS的功能：

image.png

生成的文件，當然我們還可以使用Lua+Redis緩存這里生成的文件，如果有CDN還可以配置CDN緩存這些文件，下次就可以從CDN緩存直接取對應尺寸的圖片了，減少服務器處理圖片的性能消耗。很多大廠不將這種圖片處理下沉到CDN邊緣節點，利用離用戶最近CDN節點完成圖片數據的處理，減少數據回源，從而減少中心服務器的性能消耗。

image.png

當然這個只是使用Nginx+Lua+GraphicsMagick來實現簡單的圖片裁剪功能，如果要實現阿里OSS圖片處理要比這個復雜的多，不僅要解決大量文件存儲高可要和自動擴容問題，還要解決高并發下圖片裁剪的性能問題，們只是通過這個案例了解圖片自動縮放的基本原理，原理看起來比較簡單，想要做的好而且還要給全國那么多企業用，要保持高可用、高性能就比較有難度了。

總結

本文主要介紹了常用圖片處理軟件ImageMagick的使用，并通過命令和JAVA代碼演示圖片信息的獲取、縮放、打水印、裁剪功能，在最后通過OpenResty+Lua實現類似OSS的自動圖片縮放功能。

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