打造一个健壮高效的网络爬虫

以下内容转自爬虫界大佬崔庆才的文章，

 

整个分享的主题叫做《健壮高效的网络爬虫》，本次分享从抓取、解析、存储、反爬、加速五个方面介绍了利用 python 进行网络爬虫开发的相关知识点和技巧，介绍了不同场景下如何采取不同措施高效地进行数据抓取的方法，包括 web 抓取、app 抓取、数据存储、代理选购、验证码破解、分布式抓取及管理、智能解析等多方面的内容，另外还结合了不同场景介绍了常用的一些工具包，全部内容是我在从事网络爬虫研究过程以来的经验精华总结。

爬取

对于爬取来说，我们需要学会使用不同的方法来应对不同情景下的数据抓取任务。

爬取的目标绝大多数情况下要么是网页，要么是 app，所以这里就分为这两个大类别来进行了介绍。

对于网页来说，我又将其划分为了两种类别，即服务端渲染和客户端渲染，对于 app 来说，我又针对接口的形式进行了四种类别的划分——普通接口、加密参数接口、加密内容接口、非常规协议接口。

所以整个大纲是这样子的：

• 网页爬取
  • 服务端渲染
  • 客户端渲染
• app 爬取
  • 普通接口
  • 加密参数接口
  • 加密内容接口
  • 非常规协议接口

爬取 / 网页爬取

服务端渲染的意思就是页面的结果是由服务器渲染后返回的，有效信息包含在请求的 html 页面里面，比如猫眼电影这个站点。客户端渲染的意思就是页面的主要内容由 javascript 渲染而成，真实的数据是通过 ajax 接口等形式获取的，比如淘宝、微博手机版等等站点。

服务端渲染的情况就比较简单了，用一些基本的 http 请求库就可以实现爬取，如 urllib、urllib3、pycurl、hyper、requests、grab 等框架，其中应用最多的可能就是 requests 了。

对于客户端渲染，这里我又划分了四个处理方法：

• 寻找 ajax 接口，此种情形可以直接使用 chrome/firefox 的开发者工具直接查看 ajax 具体的请求方式、参数等内容，然后用 http 请求库模拟即可，另外还可以通过设置代理抓包来查看接口，如 fiddler/charles。
• 模拟浏览器执行，此种情形适用于网页接口和逻辑较为复杂的情况，可以直接以可见即可爬的方式进行爬取，如可以使用 selenium、splinter、spynner、pyppeteer、phantomjs、splash、requests-html 等来实现。
• 直接提取 javascript 数据，此种情形适用于真实数据没有经过 ajax 接口获取，而是直接包含在 html 结果的某个变量中，直接使用正则表达式将其提取即可。
• 模拟执行 javascript，某些情况下直接模拟浏览器执行效率会偏低，如果我们把 javascript 的某些执行和加密逻辑摸清楚了，可以直接执行相关的 javascript 来完成逻辑处理和接口请求，比如使用 selenium、pyexecjs、pyv8、js2py 等库来完成即可。

爬取 / app 爬取

对于 app 的爬取，这里分了四个处理情况：

• 对于普通无加密接口，这种直接抓包拿到接口的具体请求形式就好了，可用的抓包工具有 charles、fiddler、mitmproxy。
• 对于加密参数的接口，一种方法可以实时处理，例如 fiddler、mitmdump、xposed 等，另一种方法是将加密逻辑破解，直接模拟构造即可，可能需要一些反编译的技巧。
• 对于加密内容的接口，即接口返回结果完全看不懂是什么东西，可以使用可见即可爬的工具 appium，也可以使用 xposed 来 hook 获取渲染结果，也可以通过反编译和改写手机底层来实现破解。
• 对于非常规协议，可以使用 wireshark 来抓取所有协议的包，或者使用 tcpdump 来进行 tcp 数据包截获。

以上便是爬取流程的相关分类和对应的处理方法。

解析

对于解析来说，对于 html 类型的页面来说，常用的解析方法其实无非那么几种，正则、xpath、css selector，另外对于某些接口，常见的可能就是 json、xml 类型，使用对应的库进行处理即可。

这些规则和解析方法其实写起来是很繁琐的，如果我们要爬上万个网站，如果每个网站都去写对应的规则，那么不就太累了吗？所以智能解析便是一个需求。

智能解析意思就是说，如果能提供一个页面，算法可以自动来提取页面的标题、正文、日期等内容，同时把无用的信息给刨除，例如上图，这是 safari 中自带的阅读模式自动解析的结果。

对于智能解析，下面分为四个方法进行了划分：

• readability 算法，这个算法定义了不同区块的不同标注集合，通过权重计算来得到最可能的区块位置。
• 疏密度判断，计算单位个数区块内的平均文本内容长度，根据疏密程度来大致区分。
• scrapyly 自学习，是 scrapy 开发的组件，指定⻚页⾯面和提取结果样例例，其可⾃自学习提取规则，提取其他同类⻚页⾯面。
• 深度学习，使⽤用深度学习来对解析位置进⾏行行有监督学习，需要⼤大量量标注数据。

如果能够容忍一定的错误率，可以使用智能解析来大大节省时间。

目前这部分内容我也还在探索中，准确率有待继续提高。

存储

存储，即选用合适的存储媒介来存储爬取到的结果，这里还是分为四种存储方式来进行介绍。

• 文件，如 json、csv、txt、图⽚、视频、⾳频等，常用的一些库有 csv、xlwt、json、pandas、pickle、python-docx 等。
• 数据库，分为关系型数据库、非关系型数据库，如 mysql、mongodb、hbase 等，常用的库有 pymysql、pymssql、redis-py、pymongo、py2neo、thrift。
• 搜索引擎，如 solr、elasticsearch 等，便于检索和实现⽂本匹配，常用的库有 elasticsearch、pysolr 等。
• 云存储，某些媒体文件可以存到如七⽜牛云、又拍云、阿里云、腾讯云、amazon s3 等，常用的库有 qiniu、upyun、boto、azure-storage、google-cloud-storage 等。

这部分的关键在于和实际业务相结合，看看选用哪种方式更可以应对业务需求。

反爬

反爬这部分是个重点，爬虫现在已经越来越难了，非常多的网站已经添加了各种反爬措施，在这里可以分为非浏览器检测、封 ip、验证码、封账号、字体反爬等。

下面主要从封 ip、验证码、封账号三个方面来阐述反爬的处理手段。

反爬 / 封 ip

对于封 ip 的情况，可以分为几种情况来处理：

• 首先寻找手机站点、app 站点，如果存在此类站点，反爬会相对较弱。
• 使用代理，如抓取免费代理、购买付费代理、使用 tor 代理、socks 代理等。
• 在代理的基础上维护自己的代理池，防止代理浪费，保证实时可用。
• 搭建 adsl 拨号代理，稳定高效。

反爬 / 验证码

验证码分为非常多种，如普通图形验证码、算术题验证码、滑动验证码、点触验证码、手机验证码、扫二维码等。

• 对于普通图形验证码，如果非常规整且没有变形或干扰，可以使用 ocr 识别，也可以使用机器学习、深度学习来进行模型训练，当然打码平台是最方便的方式。
• 对于算术题验证码，推荐直接使用打码平台。
• 对于滑动验证码，可以使用破解算法，也可以模拟滑动。后者的关键在于缺口的找寻，可以使用图片比对，也可以写基本的图形识别算法，也可以对接打码平台，也可以使用深度学习训练识别接口。
• 对于点触验证码，推荐使用打码平台。
• 对于手机验证码，可以使用验证码分发平台，也可以购买专门的收码设备，也可以人工验证。
• 对于扫二维码，可以人工扫码，也可以对接打码平台。

反爬 / 封账号

某些网站需要登录才能爬取，但是一个账号登录之后请求过于频繁会被封号，为了避免封号，可以采取如下措施：

• 寻找手机站点或 app 站点，此种类别通常是接口形式，校验较弱。
• 寻找无登录接口，尽可能寻找⽆无需登录即可爬取的接口。
• 维护 cookies 池，使⽤用批量账号模拟登录，使⽤时随机挑选可用 cookies 使⽤即可，实现：https://github.com/python3webspider/cookiespool。

加速

当爬取的数据量非常大时，如何高效快速地进行数据抓取是关键。

常见的措施有多线程、多进程、异步、分布式、细节优化等。

加速 / 多线程、多进程

爬虫是网络请求密集型任务，所以使用多进程和多线程可以大大提高抓取效率，如使用 threading、multiprocessing 等。

加速 / 异步

将爬取过程改成非阻塞形式，当有响应式再进行处理，否则在等待时间内可以运行其他任务，如使用 asyncio、aiohttp、tornado、twisted、gevent、grequests、pyppeteer、pyspider、scrapy 等。

加速 / 分布式

分布式的关键在于共享爬取队列，可以使用 celery、huey、rq、rabbitmq、kafka 等来实现任务队列的对接，也可以使用现成的框架 pyspider、scrapy-redis、scrapy-cluster 等。

加速 / 优化

可以采取某些优化措施来实现爬取的加速，如：

• dns 缓存
• 使用更快的解析方法
• 使用更高效的去重方法
• 模块分离化管控

加速 / 架构

如果搭建了分布式，要实现高效的爬取和管理调度、监控等操作，我们可以使用两种架构来维护我们的爬虫项目。

• 将 scrapy 项目打包为 docker 镜像，使用 k8s 控制调度过程。
• 将 scrapy 项目部署到 scrapyd，使用专用的管理工具如 spiderkeeper、gerapy 等管理。

以上便是我分享的全部内容，所有的内容几乎都展开说了，一共讲了一个半小时。

 

上面的文字版的总结可能比较简略，非常建议大家如有时间的话观看原版视频分享，里面还能看到我本人的真面目哦，现在已经上传到了 bilibili，链接为：https://www.bilibili.com/video/av34379204，大家也可以通过点击原文或扫码来查看视频。

另外对于这部分内容，其实还有我制作的更丰富的思维导图，预览图如下：