[转]: 谈谈网络爬虫设计中的问题

素颜马尾好姑娘i 2022-09-26 14:51 223阅读 0赞

网络蜘蛛现在开源的已经有好几个了，[Larbin][]，Nutch，Heritrix都各有用户之地，要做一个自己的爬虫要解决好多个问题，比如调度算法、更新策略、分布式存储等，我们来一一看一下。  
  
一个爬虫要做的事主要有以下这些

1.  从一个网页入口，分析链接，一层一层的遍历，或者从一组网页入口，或者从一个rss源列表开始爬rss；
2.  获取每个页面的源码保存在磁盘或者数据库里；
3.  遍历抓下来的网页进行处理，比如提取正文，消重等；
4.  根据用途把处理后的文本进行索引、分类、聚类等操作。

以上是个人理解哦，呵呵。这些过程中，大约有如下问题  
  
**如何获取网页源或者RSS源？**  
如果是一般的爬虫的话，就是给几个入口页面，然后顺着超链接以遍历图的算法一个页面一个页面的爬，这种情况网页源很少，可以选择从hao123等网址大全的网站为入口开始爬。如果做垂直搜索的话就人工去收集一些这个行业的网站，形成一个列表，从这个列表开始爬。如果是爬RSS的话，需要先收集RSS源，现在大的门户的新闻频道和主流的博客系统都有rss的功能，可以先爬一遍网站，找出rss的链接，要获取每个链接的内容，分析是否是rss格式，如果是就把这个链接保存到rss源数据库里，以后就专门爬这个rss源的rss。还有一种就是人工来整理，一般blog的rss都是有规律的，主域名跟一个用户名后面再跟上一个rss的固定页面，比如http://www.abc.com/user1/rss.xml，这样就弄一个用户字典，拼接rss地址，然后用程序去探测是否有这个页面来整理出每个网站的rss源。整理出rss源后再人工设置rss源的权重及刷新时间间隔等。  
  
**如果源页面很多，如何用多线程去有效的调度处理，而不会互相等待或者重复处理？**  
如果现在有500万个页面要去爬，肯定要用多线程或者分布式多进程去处理了。可以把页面进行水平分割，每个线程处理一段儿，这样每个线程之间不需要同步，各自处理各自的就行了。比如给这500W个页面分配一个自增ID,2个线程的话就让第一个线程去爬1，3，5的网页，第二个线程去爬2，4，6的网页，这样做多个线程间基本上能均衡，而且不会相互等待，而且不会重复处理，也不会拉掉网页。每个线程一次取出1w个页面，并记录最高的源页面ID号，处理完这一批后再从数据库里提取大于这个源页面ID号的下1W个页面，直到抓取完本线程要处理的所有页面。1w这个值根据机器的内存可做适当的调整。为了防止抓了半截儿死机，所以要支持断点续抓，要为每个线程的处理进度保存状态，每取一批网页都要记录本线程最大的网页ID，记录到数据库里，进程重启后可以读取这个ID，接着抓后面的页面。  
  
**如何尽量的利用CPU，尽量的不让线程处于等待、休眠、阻塞等空闲状态？而且要尽量用少的线程以减少上下文切换。**  
爬虫有两个地方需要IO操作，抓网页的时候需要通过网卡访问网络，抓到网页后要把内容写到磁盘或者数据库里。所以这两个部分要用异步IO操作，这样可以不用线程阻塞在那里等待网页抓过来或者写完磁盘文件，网卡和硬盘都支持内存直接读取，大量的IO操作会在硬件驱动的队列里排队，而不消耗任何CPU。.net的异步操作使用了线程池，不用自己频繁的创建和销毁线程，减少了开销，所以线程模型不用考虑，IO模型也不用考虑，.net的异步IO操作直接使用了完成端口，很高效了，内存模型也不需要考虑，整个抓取过程各线程不需要访问共享资源，除了数据库里的源页面，各管各的，而且也是每个线程分段处理，可以实现无锁编程。  
  
**如何不采集重复的网页？**  
去重可以使用 [king总监的布隆过滤器][king]，每个线程使用一个bitarray，里面保存本批源页面上次抓取的页面的哈希值情况，抓取下来的源页面分析链接后，去这个bitarray里判断以前有没有抓过这个页面，没有的话就抓下来，抓过的话就不管了。假设一个源页面有30个链接把，一批10W个源页面，300w个链接的bitarray应该也不会占太大内存。所以有个五六个线程同时处理也是没问题的。  
  
**抓下来的页面更快的保存？保存到分布式文件系统还是保存在数据库里？**  
如果保存到磁盘，可以每个域名创建一个文件夹，凡是这个网站的页面都放到这个文件夹下，只要文件名不一样，就不会出现冲突。如果把页面保存到磁盘，数据库有自己的一套锁管理机制，直接用bulk copy放数据库就行了。一般频繁的写磁盘可能会引起CPU过高，而频繁的写数据库CPU还好一些。而且sqlserver2008支持 [filestream类型][filestream]的字段，在保存大文本字段的时候有很好的性能，并且还能使用数据库的API来访问。所以我觉得如果没有GFS那样高效成熟的分布式文件系统的话还不如存sqlserver里面呢。  
  
**如何有效的根据网页的更新频率来调整爬虫的采集时间间隔？**  
做爬虫要了解一些HTTP协议，如果要抓的网页支持 [Last-Modified或者ETag头][Last-Modified_ETag]，我们可以先发个head请求来试探这个页面有没有变化来决定是否要重新抓取，但是好多网站根本就不支持这个东西，所以让爬虫也很费劲，让自己的网站也会损失更多的性能。这样我们就要自己去标注每个源页面的更新时间间隔及权重，再根据这两个值去用 [一定的算法][Link 1]制定蜘蛛的更新策略。  
  
**采集下来的数据做什么用？**  
可以抓取一个行业的网站，在本地进行分词和索引，做成垂直搜索引擎。可以用一定的训练算法对抓取下来的页面进行 [自动分类][Link 2]，做成新闻门户。也可以用 [死小风行的文本相似度算法处理][Link 3]后进行文本聚类处理。  
  
**如何不影响对方网站的性能？**  
现在好多网站都被爬虫爬怕了，因为有些蜘蛛弄住一个网站可劲儿的爬，爬的人家网站的正常用户都无法访问了。所以好多站长 [想了好多办法来对付爬虫][Link 4]，所以我们写爬虫也要遵循机器人协议，控制单位时间内对一个网站的访问量。  
  
其它问题：  
http://notes.zhourenjian.com/whizznotes/xhtml/4308.html

[Larbin]: http://www.wespoke.com/archives/000879.php
[king]: http://blog.likeshow.net/article.asp?id=79
[filestream]: http://www.cnblogs.com/onlytiancai/archive/2008/04/19/1160824.html
[Last-Modified_ETag]: http://blog.csdn.net/houjianxun/archive/2007/09/25/1799328.aspx
[Link 1]: http://www.wespoke.com/archives/001039.html
[Link 2]: http://sewm.pku.edu.cn/TianwangLiterature/Phd%20Dissertation/%5B%C2%B7%C3%AB%C3%8A%C3%87%C2%B4%C3%8F,2003%5D/fsc%200419.ppt
[Link 3]: http://www.cnblogs.com/TtTiCk/archive/2007/08/04/842819.html
[Link 4]: http://javaeye-admin.group.javaeye.com/group/topic/1530?page=4