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爬虫技术是一种自动化程序。
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爬虫就是一种可以从网页上抓取数据信息并保存的自动化程序,它的原理就是模拟浏览器发送网络请求,接受请求响应,然后按照一定的规则自动抓取互联网数据。
搜索引擎通过这些爬虫从一个网站爬到另一个网站,跟踪网页中的链接,访问更多的网页,这个过程称为爬行,这些新的网址会被存入数据库等待搜索。简而言之,爬虫就是通过不间断地访问互联网,然后从中获取你指定的信息并返回给你。而我们的互联网上,随时都有无数的爬虫在爬取数据,并返回给使用者。
爬虫技术的功能
1、获取网页
获取网页可以简单理解为向网页的服务器发送网络请求,然后服务器返回给我们网页的源代码,其中通信的底层原理较为复杂,而Python给我们封装好了urllib库和requests库等,这些库可以让我们非常简单的发送各种形式的请求。
2、提取信息
获取到的网页源码内包含了很多信息,想要进提取到我们需要的信息,则需要对源码还要做进一步筛选。可以选用python中的re库即通过正则匹配的形式去提取信息,也可以采用BeautifulSoup库(bs4)等解析源代码,除了有自动编码的优势之外,bs4库还可以结构化输出源代码信息,更易于理解与使用。
3、保存数据
提取到我们需要的有用信息后,需要在Python中把它们保存下来。可以使用通过内置函数open保存为文本数据,也可以用第三方库保存为其它形式的数据,例如可以通过pandas库保存为常见的xlsx数据,如果有图片等非结构化数据还可以通过pymongo库保存至非结构化数据库中。
不可以。根据查询相关公开信息显示,python自动化爬虫封装成exe文件,系统运行阻挡模式,别的软件不可以运行。Python由荷兰数学和计算机科学研究学会的吉多范罗苏姆于1990年代初设计,作为一门叫做ABC语言的替代品。
1)首先你要明白爬虫怎样工作。
想象你是一只蜘蛛,现在你被放到了互联“网”上。那么,你需要把所有的网页都看一遍。怎么办呢?没问题呀,你就随便从某个地方开始,比如说人民日报的首页,这个叫initial pages,用$表示吧。
在人民日报的首页,你看到那个页面引向的各种链接。于是你很开心地从爬到了“国内新闻”那个页面。太好了,这样你就已经爬完了俩页面(首页和国内新闻)!暂且不用管爬下来的页面怎么处理的,你就想象你把这个页面完完整整抄成了个html放到了你身上。
突然你发现, 在国内新闻这个页面上,有一个链接链回“首页”。作为一只聪明的蜘蛛,你肯定知道你不用爬回去的吧,因为你已经看过了啊。所以,你需要用你的脑子,存下你已经看过的页面地址。这样,每次看到一个可能需要爬的新链接,你就先查查你脑子里是不是已经去过这个页面地址。如果去过,那就别去了。
好的,理论上如果所有的页面可以从initial page达到的话,那么可以证明你一定可以爬完所有的网页。
那么在python里怎么实现呢?
很简单
import Queue
initial_page = "初始化页"
url_queue = Queue.Queue()
seen = set()
seen.insert(initial_page)
url_queue.put(initial_page)
while(True): #一直进行直到海枯石烂
if url_queue.size()0:
current_url = url_queue.get() #拿出队例中第一个的url
store(current_url) #把这个url代表的网页存储好
for next_url in extract_urls(current_url): #提取把这个url里链向的url
if next_url not in seen:
seen.put(next_url)
url_queue.put(next_url)
else:
break
写得已经很伪代码了。
所有的爬虫的backbone都在这里,下面分析一下为什么爬虫事实上是个非常复杂的东西——搜索引擎公司通常有一整个团队来维护和开发。
2)效率
如果你直接加工一下上面的代码直接运行的话,你需要一整年才能爬下整个豆瓣的内容。更别说Google这样的搜索引擎需要爬下全网的内容了。
问题出在哪呢?需要爬的网页实在太多太多了,而上面的代码太慢太慢了。设想全网有N个网站,那么分析一下判重的复杂度就是N*log(N),因为所有网页要遍历一次,而每次判重用set的话需要log(N)的复杂度。OK,OK,我知道python的set实现是hash——不过这样还是太慢了,至少内存使用效率不高。
通常的判重做法是怎样呢?Bloom Filter. 简单讲它仍然是一种hash的方法,但是它的特点是,它可以使用固定的内存(不随url的数量而增长)以O(1)的效率判定url是否已经在set中。可惜天下没有白吃的午餐,它的唯一问题在于,如果这个url不在set中,BF可以100%确定这个url没有看过。但是如果这个url在set中,它会告诉你:这个url应该已经出现过,不过我有2%的不确定性。注意这里的不确定性在你分配的内存足够大的时候,可以变得很小很少。一个简单的教程:Bloom Filters by Example
注意到这个特点,url如果被看过,那么可能以小概率重复看一看(没关系,多看看不会累死)。但是如果没被看过,一定会被看一下(这个很重要,不然我们就要漏掉一些网页了!)。 [IMPORTANT: 此段有问题,请暂时略过]
好,现在已经接近处理判重最快的方法了。另外一个瓶颈——你只有一台机器。不管你的带宽有多大,只要你的机器下载网页的速度是瓶颈的话,那么你只有加快这个速度。用一台机子不够的话——用很多台吧!当然,我们假设每台机子都已经进了最大的效率——使用多线程(python的话,多进程吧)。
3)集群化抓取
爬取豆瓣的时候,我总共用了100多台机器昼夜不停地运行了一个月。想象如果只用一台机子你就得运行100个月了...
那么,假设你现在有100台机器可以用,怎么用python实现一个分布式的爬取算法呢?
我们把这100台中的99台运算能力较小的机器叫作slave,另外一台较大的机器叫作master,那么回顾上面代码中的url_queue,如果我们能把这个queue放到这台master机器上,所有的slave都可以通过网络跟master联通,每当一个slave完成下载一个网页,就向master请求一个新的网页来抓取。而每次slave新抓到一个网页,就把这个网页上所有的链接送到master的queue里去。同样,bloom filter也放到master上,但是现在master只发送确定没有被访问过的url给slave。Bloom Filter放到master的内存里,而被访问过的url放到运行在master上的Redis里,这样保证所有操作都是O(1)。(至少平摊是O(1),Redis的访问效率见:LINSERT – Redis)
考虑如何用python实现:
在各台slave上装好scrapy,那么各台机子就变成了一台有抓取能力的slave,在master上装好Redis和rq用作分布式队列。
代码于是写成
#slave.py
current_url = request_from_master()
to_send = []
for next_url in extract_urls(current_url):
to_send.append(next_url)
store(current_url);
send_to_master(to_send)
#master.py
distributed_queue = DistributedQueue()
bf = BloomFilter()
initial_pages = ""
while(True):
if request == 'GET':
if distributed_queue.size()0:
send(distributed_queue.get())
else:
break
elif request == 'POST':
bf.put(request.url)
好的,其实你能想到,有人已经给你写好了你需要的:darkrho/scrapy-redis · GitHub
4)展望及后处理
虽然上面用很多“简单”,但是真正要实现一个商业规模可用的爬虫并不是一件容易的事。上面的代码用来爬一个整体的网站几乎没有太大的问题。
但是如果附加上你需要这些后续处理,比如
有效地存储(数据库应该怎样安排)
有效地判重(这里指网页判重,咱可不想把人民日报和抄袭它的大民日报都爬一遍)
有效地信息抽取(比如怎么样抽取出网页上所有的地址抽取出来,“朝阳区奋进路中华道”),搜索引擎通常不需要存储所有的信息,比如图片我存来干嘛...
及时更新(预测这个网页多久会更新一次)
如你所想,这里每一个点都可以供很多研究者十数年的研究。虽然如此,
“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”。
所以,不要问怎么入门,直接上路就好了:)
了解html和简单的js,只有了解你要抓取的页面,在获取后才能有效分析。建议系统学习html这个很简单;js较复杂不必多看,可以边分析边百度资料学习。
python方面,了解urllib和urllib2两个库,在抓取页面要用到。Cookielib这个库配合urllib2可以封装opener,在需要cookie时可以自动解决,建议了解一些,会封装opener即可。re正则表达式库可以帮助你高效的从页面中分离要的内容,正则表达式要略知一二。
学习一些抓包知识,有些网站防爬,需要人工浏览一些页面,抓取数据包分析防爬机制,然后做出应对措施。比如解决cookie问题,或者模拟设备等。
作为初学者,学会以上知识基本上爬取任何网站都没问题了,但更重要的是耐心和细心。毕竟爬取网站时并不知道网站已开始是怎么设计的,有哪些小坑,分析起来这些还是比较烧脑,但是分析成功很有成就感。