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快速构建实时抓取集群

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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：

     b) Linkbase 使用Redis集群，存储linkbase信息。

    

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：

    

    

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。

建议继续学习：

  1. 用Hyer来进行网站的抓取    (阅读：157176)
  2. 抓取网页内容生成Kindle电子书    (阅读：8081)
  3. 淘宝搜索：定向抓取网页技术漫谈    (阅读：8037)
  4. Python抓取框架：Scrapy的架构    (阅读：7677)
  5. HBase技术介绍    (阅读：6577)
  6. 解析Google集群资源管理系统Omega    (阅读：4457)
  7. cURL基础教程    (阅读：3847)
  8. Hadoop集群间Hadoop方案探讨    (阅读：3674)
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  10. storm集群的监控    (阅读：3355)
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