快速构建实时抓取集群

缺乏、安全感 2022-08-12 01:22 157阅读 0赞

定义：

首先，我们定义一下定向抓取，定向抓取是一种特定的抓取需求，目标站点是已知的，站点的页面是已知的。本文的介绍里面，主要是侧重于如何快速构建一个实时的抓取系统，并不包含通用意义上的比如链接分析，站点发现等等特性。

在本文提到的实例系统里面，主要用到linux+mysql+redis+django+scrapy+webkit，其中scrapy+webkit作为抓取端，redis作为链接库存储，mysql作为网页信息存储，django作为爬虫管理界面，快速实现分布式抓取系统的原型。

名词解析：

1.  抓取环：抓取环指的是spider在存储中获取url，从互联网上下载网页，然后将网页存储到数据库里面，最后在从存储里面获取下一个URL的一个流程。  
2.  Linkbase：链接库的存储模块，包含一般的链接信息；是抓取系统的核心，使用redis存储。  
3.  [XPATH][]：一门在 XML 文档中查找信息的语言，XPath 可用来在 XML 文档中对元素和属性进行遍历， 是 W3C XSLT 标准的主要元素。使用XPATH以及相关工具lib进行链接抽取和信息抽取。  
4.  XPathOnClick：一个chrome的插件，支持点击页面元素，获取XPATH路径，用于编辑配置模板。  
5.  [Redis][]：一个开源的KV的内存数据库，具备很好的数据结构的特征和很高的存取性能。用于存储linkbase信息  
6.  [Django][]：爬虫管理工具，用于模板配置，系统监控反馈。Django在这里主要是用来管理一个数据库，使用Admin功能。  
7.   Pagebase：页面库，主要是存储网页抓取的结果，以及页面抽取的结果，和dump交互，使用mysql实现。  
8.    [Scrapy][]：一个开源的机遇twisted框架的python的单机爬虫，该爬虫实际上包含大多数网页抓取的工具包，用于爬虫下载端以及抽取端。  
9.     列表页：指的商品页面之外的所有页面  
10.    详情页：比如商品B2C的抓取中，特指商品页面，比如：http://item.tmall.com/item.htm?id=10321272374

系统架构

一：存储 redis+mysql

链接库（linkbase）是抓取系统的核心，基于性能和效率的考虑，本文采用基于内存的redis和磁盘的mysql为主，对于linkbase主要是存储抓取必须的链接信息，比如url，anchor，等等；对于mysql，则是存放抓取的网页，便于后续的抽取和处理。

a)      PageBase：使用Mysql分库分表，存放网页，如下图：

![pagebase0.png][]  
b)     Linkbase     使用Redis集群，存储linkbase信息。

[![linkbase1.png][]][linkbase1.png]

几个基本的数据结构：  
1：抓取队列 (candidate list)  
分为待抓取的url队列和更新的url队列；队列存放urlhash，使用redis的list数据结构，对于新提取的url，push到对应的列表里面，对于spider抓取模块，从list pop得到。对于一个站点而言，抓取队列有两种类型：列表页抓取队列和详情页抓取队列。  
2：链接库 (linkbase)  
链接库实际上是存储链接信息的DB；Key是urlhash，Value是linkinfo，包含url，purl，anchor，xpath。。。；在redis使用hash存储，直接存放在redis的里面。KV链接库，不区分页面类型。  
3：已抓取集合（crawled\_set）  
已抓取集合指的是当前已经下载的页面的urlhash，存放已经抓取的网页，使用redis的set实现，set的key是urlhash，score是时间戳，已抓取集合主要是用来记录哪一些页面已经抓取和抓取的时间，用于后续的更新页面调度以及抓取信息的统计。同抓取队列一样，每一个站点有两种类型的已抓取集合，详情页和列表页

二：调度模块：

调度模块是抓取系统的关键，调度系统的好坏决定了抓取系统的效率；这块是主要是在redis linkbase之上的数据结构，主要有抓取队列、抓取集合、抓取优先级等等数据结构组成；对于一个抓取循环来说：获取URL，提交到抓取模块的待抓取队列，启动抓取，抓取完成之后对新链接进行抽取，最后进入等待抓取的队列里面。

调度系统的基本配置：  
a)     频率（间隔多少秒）  
b)     各个抓取列表的选取比例：get\_detail，mod\_detail，get\_list，mod\_list  
链接抽取：抽取页面的链接，进行除重，对于新的链接，插入到待抓取列表里  
内容抽取：按照模块的配置XPATH，抽取页面信息，并写入到pagebase中。  
离线调度：按照更新的比例，从crawled\_set里面，定期选取url进入Mod队列里面进行刷新。

三：抓取模块：

抓取模块是抓取的必要条件，抓取模块来说，重要的是应付互联网上各式的问题，以及如何实现对对方站点的ip平衡，当然，这块是和调度系统的紧密结合的，对于抓取模块而言，本文主要使用scrapy工具包里面的下载模块。

首先，抓取模块从linkbase获取对应站点的抓取url，进行页面下载，然后将页面信息写回到pipeline中，并完成链接抽取和页面抽取，同时调用调度模块，插入到linkbase和pagebase中。  
下载端设计：  
IP：每台机器需要配置多个物理公网IP，下载的时候，随机选择一个IP下载  
抓取频度调整：读取配置文件，按照配置文件的抓取频率进行选取url

四：配置界面：

配置界面主要是对抓取系统的管理和配置，包括：站点feed、页面模块抽取、报表系统的反馈等等。

类似于通用的抓取架构，本文提到的抓取系统架构如下图：

[![archicture1.png][]][archicture1.png]

一个完整的抓取数据流：

1：用户提供种子URL

2：种子URL进入linkbase中新URL队列中

3：调度模块选取url进入到抓取模块的待抓取队列中

4：抓取模块读取站点的配置文件，按照执行的频率进行抓取

5：抓取的结果返回到pipeline接口中，并完成连接的抽取

6：新发现的连接在linkbase里面进行dedup，并push到linkbase的新URL模块里面

7：调度模块选取url进入抓取模块的待抓取队列，goto 4

8：end

系统扩展

本文提到的抓取系统，核心是调度和存储模块；其中，抓取，存储，调度都是通过数据进行交互的，因此，模块之间可以任意平行扩展，对于系统规模来说，只需要平行扩展mysql和redis存储服务集群以及抓取集群即可。当然，简单的扩展会带来一些问题：比如垃圾列表页的泛滥，链接库的膨胀等等问题，这些问题后续在讨论吧。

[XPATH]: http://www.w3school.com.cn/xpath/index.asp
[Redis]: http://redis.io/
[Django]: https://www.djangoproject.com/
[Scrapy]: http://scrapy.org/
[pagebase0.png]: http://www.searchtb.com/wp-content/uploads/2011/07/pagebase0.png
[linkbase1.png]: http://www.searchtb.com/wp-content/uploads/2011/07/linkbase1.png
[archicture1.png]: http://www.searchtb.com/wp-content/uploads/2011/07/archicture1.png