Scrapy框架之基于RedisSpider实现的分布式爬虫

需求：爬取的是基于文字的网易新闻数据(国内、国际、军事、航空)。
　　基于Scrapy框架代码实现数据爬取后，再将当前项目修改为基于RedisSpider的分布式爬虫形式。

一、基于Scrapy框架数据爬取实现

1、项目和爬虫文件创建

$ scrapy startproject wangyiPro
$ cd wangyiPro/
$ scrapy genspider wangyi news.163.com    # 基于scrapy.Spider创建爬虫文件

2、爬虫文件编写——解析新闻首页获取四个板块的url

import scrapy

class WangyiSpider(scrapy.Spider):
    name = 'wangyi'
    # allowed_domains = ['news.163.com']
    start_urls = ['https://news.163.com/']

    def parse(self, response):
        lis = response.xpath('//div[@class="ns_area list"]/ul/li')
        # 获取指定的四个列表元素（国内3、国际5、军事6、航空7）
        indexes = [3, 4, 6, 7]
        li_list = []   # 四个板块对应的li标签对象
        for index in indexes:
            li_list.append(lis[index])

        # 获取四个板块中的超链和文字标题
        for li in li_list:
            url = li.xpath('./a/@href').extract_first()
            title = li.xpath('./a/text()').extract_first()   # 板块名称

            print(url + ":" + title)   # 测试

　　执行爬虫文件，控制台打印输出四个url，说明解析成功：

$ scrapy crawl wangyi --nolog
http://news.163.com/domestic/:国内
http://news.163.com/world/:国际
http://war.163.com/:军事
http://news.163.com/air/:航空

3、爬虫文件编写——对每个板块url发请求，进一步解析

import scrapy

class WangyiSpider(scrapy.Spider):
    name = 'wangyi'
    # allowed_domains = ['news.163.com']
    start_urls = ['https://news.163.com/']

    def parse(self, response):
        lis = response.xpath('//div[@class="ns_area list"]/ul/li')
        # 获取指定的四个列表元素（国内3、国际5、军事6、航空7）
        indexes = [3, 4, 6, 7]
        li_list = []   # 四个板块对应的li标签对象
        for index in indexes:
            li_list.append(lis[index])

        # 获取四个板块中的超链和文字标题
        for li in li_list:
            url = li.xpath('./a/@href').extract_first()
            title = li.xpath('./a/text()').extract_first()   # 板块名称

            """对每一个板块对应url发起请求，获取页面数据"""
            # 调用scrapy.Request()方法发起get请求
            yield scrapy.Request(url=url, callback=self.parseSecond)

    def parseSecond(self, response):
        """声明回调函数"""
        # 找到页面中新闻的共有标签类型，排除广告标签
        div_list = response.xpath('//div[@class="data_row news_article clearfix"]')
        print(len(div_list))   # 非空则验证xpath是正确的
        for div in div_list:
            # 文章标题
            head = div.xpath('.//div[@class="news_title"]/h3/a/text()').extract_first()
            # 文章url
            url = div.xpath('.//div[@class="news_title"]/h3/a/@href').extract_first()
            # 缩略图
            imgUrl = div.xpath('./a/img/@src').extract_first()
            # 发布时间和标签:提取列表中所有的元素
            tag = div.xpath('.//div[@class="news_tag"]//text()').extract()
            # 列表装化为字符串
            tag = "".join(tag)

　　编写到这里时，再次执行爬虫脚本，会发现print(len(div_list))输出的是4个0，但是xpath表达式却是正确的。
　　这是由于新浪网的新闻列表信息是动态加载的，而爬虫程序向url发请求无法获取动态加载的页面信息。
　　因此需要selenium帮忙在程序中实例化一个浏览器对象，由浏览器对象向url发请求，再通过调用page_source属性拿到selenium实例化对象中获取的页面数据，这个数据中包含动态加载的数据内容。

二、将selenium应用到Scrapy项目中

　　需求分析：当点击国内超链进入国内对应的页面时，会发现当前页面展示的新闻数据是被动态加载出来的，如果直接通过程序对url进行请求，是获取不到动态加载出的新闻数据的。则就需要我们使用selenium实例化一个浏览器对象，在该对象中进行url的请求，获取动态加载的新闻数据。
　　响应对象response从下载器传给Spiders爬虫文件时，一定会穿过下载中间件。
　　可以在下载中间件对响应对象进行拦截，对响应对象中存储的页面数据进行篡改，将动态加载的页面数据加入到响应对象中。
　　通过selenium可以篡改响应数据，并将页面数据篡改成携带了新闻数据的数据。

1、selenium在scrapy中使用原理

　　当引擎将国内板块url对应的请求提交给下载器后，下载器进行网页数据的下载，然后将下载到的页面数据，封装到response中，提交给引擎，引擎将response在转交给Spiders。
　　Spiders接受到的response对象中存储的页面数据里是没有动态加载的新闻数据的。要想获取动态加载的新闻数据，则需要在下载中间件中对下载器提交给引擎的response响应对象进行拦截，切对其内部存储的页面数据进行篡改，修改成携带了动态加载出的新闻数据，然后将被篡改的response对象最终交给Spiders进行解析操作。

2、selenium在scrapy中使用流程总结

（1）在爬虫文件中导入webdriver类

from selenium import webdriver

（2）重写爬虫文件的构造方法
　　在构造方法中使用selenium实例化一个浏览器对象（因为浏览器对象只需要被实例化一次）

class WangyiSpider(scrapy.Spider):
    def __init__(self):
        # 实例化浏览器对象(保证只会被实例化一次)
        self.bro = webdriver.Chrome(executable_path='/Users/hqs/ScrapyProjects/wangyiPro/wangyiPro/chromedriver')

（3）重写爬虫文件的closed(self,spider)方法
　　在其内部关闭浏览器对象。该方法是在爬虫结束时被调用。

class WangyiSpider(scrapy.Spider):
    def closed(self, spider):
        # 必须在整个爬虫结束后关闭浏览器
        print('爬虫结束')
        self.bro.quit()   # 浏览器关闭

（4）重写下载中间件的process_response方法
　　让process_response方法对响应对象进行拦截，并篡改response中存储的页面数据。

（5）在配置文件中开启下载中间件

3、项目代码示例

（1）引入selenium定义浏览器开启和关闭

import scrapy
from selenium import webdriver
from wangyiPro.items import WangyiproItem

class WangyiSpider(scrapy.Spider):
    name = 'wangyi'
    # allowed_domains = ['news.163.com']
    start_urls = ['https://news.163.com/']

    def __init__(self):
        # 实例化浏览器对象(保证只会被实例化一次)
        self.bro = webdriver.Chrome(executable_path='./wangyiPro/chromedrive')


    def closed(self, spider):
        # 必须在整个爬虫结束后关闭浏览器
        print('爬虫结束')
        self.bro.quit()   # 浏览器关闭

(2)使用下载中间件拦截settings.py修改

# Enable or disable downloader middlewares
# See https://doc.scrapy.org/en/latest/topics/downloader-middleware.html
DOWNLOADER_MIDDLEWARES = {
    'wangyiPro.middlewares.WangyiproDownloaderMiddleware': 543,
}

（3）在下载中间件中进行拦截

　　让浏览器对象去发起get请求，获取四大版块对应的页面数据，浏览器对url发送请求，浏览器是可以获取到动态加载的页面数据的。
　　获取到这部分动态数据后，可以将这部分数据装回到拦截的response对象中去。然后将篡改好的response对象发给Spiders。
　　Spiders接收到response对象后，将response赋值给回调函数parseSecond的response参数中。
　　middlewares.py内容如下所示：

# 下载中间件
from scrapy.http import HtmlResponse   # 通过这个类实例化的对象就是响应对象
import time

class WangyiproDownloaderMiddleware(object):
    def process_request(self, request, spider):
        """
        可以拦截请求
        :param request:
        :param spider:
        :return:
        """
        return None

    def process_response(self, request, response, spider):
        """
        可以拦截响应对象（下载器传递给Spider的响应对象）
        :param request: 响应对象对应的请求对象
        :param response: 拦截到的响应对象
        :param spider: 爬虫文件中对应的爬虫类的实例
        :return:
        """
        print(request.url + "这是下载中间件")
        # 响应对象中存储页面数据的篡改
        if request.url in ['http://news.163.com/domestic/', 'http://news.163.com/world/', 'http://war.163.com/', 'http://news.163.com/air/']:
            # 浏览器请求发送（排除起始url）
            spider.bro.get(url=request.url)
            # 滚轮拖动到底部会动态加载新闻数据，js操作滚轮拖动
            js = 'window.scrollTo(0, document.body.scrollHeight)'  # 水平方向不移动：0；竖直方向移动：窗口高度
            spider.bro.execute_script(js)  # 拖动到底部，获取更多页面数据
            time.sleep(2)  # js执行给页面2秒时间缓冲，让所有数据得以加载
            # 页面数据page_text包含了动态加载出来的新闻数据对应的页面数据
            page_text = spider.bro.page_source
            # current_url就是通过浏览器发起请求所对应的url
            # body是当前响应对象携带的数据值
            return HtmlResponse(url=spider.bro.current_url, body=page_text, encoding="utf-8", request=request)
        else:
            # 四个板块之外的响应对象不做修改
            return response   # 这是原来的响应对象

三、爬虫代码完善及item处理

1、爬虫文件

import scrapy
from selenium import webdriver

from wangyiPro.items import WangyiproItem


class WangyiSpider(scrapy.Spider):
    name = 'wangyi'
    # allowed_domains = ['news.163.com']
    start_urls = ['https://news.163.com/']

    def __init__(self):
        # 实例化浏览器对象(保证只会被实例化一次)
        self.bro = webdriver.Chrome(executable_path='/Users/hqs/ScrapyProjects/wangyiPro/wangyiPro/chromedriver')

    def closed(self, spider):
        # 必须在整个爬虫结束后关闭浏览器
        print('爬虫结束')
        self.bro.quit()   # 浏览器关闭

    def parse(self, response):
        lis = response.xpath('//div[@class="ns_area list"]/ul/li')
        # 获取指定的四个列表元素（国内3、国际5、军事6、航空7）
        indexes = [3, 4, 6, 7]
        li_list = []   # 四个板块对应的li标签对象
        for index in indexes:
            li_list.append(lis[index])

        # 获取四个板块中的超链和文字标题
        for li in li_list:
            url = li.xpath('./a/@href').extract_first()
            title = li.xpath('./a/text()').extract_first()   # 板块名称

            """对每一个板块对应url发起请求，获取页面数据"""
            # 调用scrapy.Request()方法发起get请求
            yield scrapy.Request(url=url, callback=self.parseSecond, meta={'title': title})

    def parseSecond(self, response):
        """声明回调函数"""
        # 找到页面中新闻的共有标签类型，排除广告标签
        div_list = response.xpath('//div[@class="data_row news_article clearfix"]')
        # print(len(div_list))   # 非空则验证xpath是正确的
        for div in div_list:
            # 文章标题
            head = div.xpath('.//div[@class="news_title"]/h3/a/text()').extract_first()
            # 文章url
            url = div.xpath('.//div[@class="news_title"]/h3/a/@href').extract_first()
            # 缩略图
            imgUrl = div.xpath('./a/img/@src').extract_first()
            # 发布时间和标签:提取列表中所有的元素
            tag = div.xpath('.//div[@class="news_tag"]//text()').extract()

            # 列表装化为字符串
            tags = []
            for t in tag:
                t = t.strip(' \n \t')   # 去除空格 \n换行 \t相当于tab
                tags.append(t)   # 重新装载到列表中
            tag = "".join(tags)

            # 获取meta传递的数据值
            title = response.meta['title']

            # 实例化item对象,将解析到的数据值存储到item对象中
            item = WangyiproItem()
            item['head'] = head
            item['url'] = url
            item['imgUrl'] = imgUrl
            item['tag'] = tag
            item['title'] = title

            # 对url发起请求，获取对应页面中存储的新闻内容数据
            yield scrapy.Request(url=url, callback=self.getContent, meta={"item":item})

    def getContent(self, response):
        """新闻内容解析的回调函数"""
        # 获取传递过来的item对象
        item = response.meta['item']

        # 解析当前页码中存储的页面数据
        # 由于新闻的段落可能有多个，每个段落在一个p标签中。因此使用extract()方法
        content_list = response.xpath('//div[@class="post_text"]/p/text()').extract()

        # 列表转字符串（字符串才能保持在item对象中）
        content = "".join(content_list)
        item["content"] = content

        # item对象提交给管道
        yield item

注意：

（1）将解析到的数据值存储到item对象

　　由于爬虫做了两次解析，因此如何将第一次解析的数据加入item对象是最大的难点。
　　解决方法：meta属性请求传参。

# 对url发起请求，获取对应页面中存储的新闻内容数据
yield scrapy.Request(url=url, callback=self.getContent, meta={"item":item})

　　对文章url发起请求，欲获取对应页面中存储的新闻内容数据，调用新的回调函数getContent。

（2）新闻内容解析后将item对象提交给管道

class WangyiSpider(scrapy.Spider):
    """同上省略"""
    def getContent(self, response):
        """新闻内容解析的回调函数"""
        # 获取传递过来的item对象
        item = response.meta['item']

        # 解析当前页码中存储的页面数据
        # 由于新闻的段落可能有多个，每个段落在一个p标签中。因此使用extract()方法
        content_list = response.xpath('//div[@class="post_text"]/p/text()').extract()

        # 列表转字符串（字符串才能保持在item对象中）
        content = "".join(content_list)
        item["content"] = content

        # item对象提交给管道
        yield item

2、items.py文件

import scrapy

class WangyiproItem(scrapy.Item):
    # define the fields for your item here like:
    # name = scrapy.Field()
    head = scrapy.Field()
    url = scrapy.Field()
    imgUrl = scrapy.Field()
    tag = scrapy.Field()
    title = scrapy.Field()
    content = scrapy.Field()

3、管道文件pipeline.py处理

(1)pipelines.py

class WangyiproPipeline(object):
    def process_item(self, item, spider):
        print(item['title']+ ':'+ item['content'])
        return item

(2)settings.py中放开管道

# Configure item pipelines
# See https://doc.scrapy.org/en/latest/topics/item-pipeline.html
ITEM_PIPELINES = {
    'wangyiPro.pipelines.WangyiproPipeline': 300,
}

(3)执行爬虫输出爬取的新闻信息

　　

四、UA池和代理池在Scrapy中应用

1、下载中间件介绍

　　下载中间件（Downloader Middlewares） 位于scrapy引擎和下载器之间的一层组件。

• 作用：

　　（1）引擎将请求传递给下载器过程中， 下载中间件可以对请求进行一系列处理。比如设置请求的 User-Agent，设置代理等

　　（2）在下载器完成将Response传递给引擎中，下载中间件可以对响应进行一系列处理。比如进行gzip解压等。

　　我们主要使用下载中间件处理请求，一般会对请求设置随机的User-Agent ，设置随机的代理。目的在于防止爬取网站的反爬虫策略。

2、UA池：User-Agent池

• 作用：尽可能多的将scrapy工程中的请求伪装成不同类型的浏览器身份。

• 操作流程：

  1.在下载中间件中拦截请求

  2.将拦截到的请求的请求头信息中的UA进行篡改伪装

  3.在配置文件中开启下载中间件

• 代码实现：

# 在middlewares.py中单独给UA池封装一个下载中间件的类
from scrapy.contrib.downloadermiddleware.useragent import UserAgentMiddleware
import random

class RandomUserAgent(UserAgentMiddleware):   # 继承UserAgentMiddleware
    def process_request(self, request, spider):
        """每次拦截请求，都会从列表中随机抽选一个ua赋值给当前拦截的请求"""
        # 从列表中随机抽选出一个ua值
        ua = random.choice(user_agent_list)
        # 请求头信息设置，赋值随机抽取的ua（当前拦截请求ua写入操作）
        request.headers.setdefault('User-Agent', ua)

user_agent_list = [
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.1 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/22.0.1207.1 Safari/537.1",
        "Mozilla/5.0 (X11; CrOS i686 2268.111.0) AppleWebKit/536.11 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/20.0.1132.57 Safari/536.11",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/536.6 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/20.0.1092.0 Safari/536.6",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.2) AppleWebKit/536.6 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/20.0.1090.0 Safari/536.6",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.2; WOW64) AppleWebKit/537.1 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.77.34.5 Safari/537.1",
        "Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64) AppleWebKit/536.5 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1084.9 Safari/536.5",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.0) AppleWebKit/536.5 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1084.36 Safari/536.5",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/536.3 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1063.0 Safari/536.3",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 5.1) AppleWebKit/536.3 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1063.0 Safari/536.3",
        "Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_8_0) AppleWebKit/536.3 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1063.0 Safari/536.3",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.2) AppleWebKit/536.3 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1062.0 Safari/536.3",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/536.3 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1062.0 Safari/536.3",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.2) AppleWebKit/536.3 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1061.1 Safari/536.3",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/536.3 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1061.1 Safari/536.3",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1) AppleWebKit/536.3 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1061.1 Safari/536.3",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.2) AppleWebKit/536.3 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1061.0 Safari/536.3",
        "Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64) AppleWebKit/535.24 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1055.1 Safari/535.24",
        "Mozilla/5.0 (Windows NT 6.2; WOW64) AppleWebKit/535.24 "
        "(KHTML, like Gecko) Chrome/19.0.1055.1 Safari/535.24"
]

3、代理池

• 作用：尽可能多的将scrapy工程中的请求的IP设置成不同的。

• 操作流程：

  1.在下载中间件中拦截请求

  2.将拦截到的请求的IP修改成某一代理IP

  3.在配置文件中开启下载中间件

• 代码实现：

# 在middlewares.py中单独给代理池封装一个下载中间件的类
# 批量对拦截的请求进行Ip更换
class Proxy(object):
    def process_request(self, request, spider):
        # 对拦截到的请求url进行判断（协议头到底是http还是https）
        # 代理IP对协议头有严格区分
        # request.url返回值形式：http://www.xxx.com/
        h = request.url.split(":")[0]   # 切割获取协议头
        if h == "https":
            ip = random.choice(PROXY_https)
            # 利用meta修改代理ip
            request.meta['proxy'] = 'https://' + ip
        else:
            ip = random.choice(PROXY_http)
            request.meta['proxy'] = 'http://' + ip

# 可被选用的代理IP——去www.goubanjia.com获取免费代理IP
PROXY_http = [
    '153.180.102.104:80',
    '195.208.131.189:56055',
]
PROXY_https = [
    '120.83.49.90:9000',
    '95.189.112.214:35508',
]

　　注意：请求url的协议头到底是http还是https。

4、settings.py中开启ua池、代理池

# Enable or disable downloader middlewares
# See https://doc.scrapy.org/en/latest/topics/downloader-middleware.html
DOWNLOADER_MIDDLEWARES = {
    'wangyiPro.middlewares.WangyiproDownloaderMiddleware': 543,
    'wangyiPro.middlewares.RandomUserAgent': 542,
    'wangyiPro.middlewares.Proxy': 541,
}

5、总结

　　每发一个请求，这个请求都会被中间件拦截，对当前请求的ip和user-agent进行更换。
　　目的是攻克网站的反爬机制，因为每发一个请求，它的代理ip和ua都是不一样的，门户网站就很难发现当前爬取的载体是一个爬虫。

五、基于RedisSpider分布式爬虫实现

1、爬虫类代码修改

（1）导包并修改爬虫类父类

from scrapy_redis.spiders import RedisSpider 

# class WangyiSpider(scrapy.Spider):
class WangyiSpider(RedisSpider):

　　注意：这里将爬虫类的父类，修改成RedisSpider。

（2）注释start_urls,以redis_key代替

# start_urls = ['https://news.163.com/']
redis_key = 'wangyi'

　　redis_key属性：表示调度器队列的名称。

2、redis数据库配置文件redis.conf配置

# 不注释时，只允许本机的客户端连接
# bind 127.0.0.1

# yes改为no，关闭redis的保护模式，客户端可以对服务器进行读写操作
protected-mode  no

3、项目settings.py配置

（1）爬虫程序不在redis本机时，指定redis地址

　　管道默认会连接且将数据存储到本机的redis服务中，如果想要连接存储到其他redis服务中需要在settings.py中进行如下配置

# 如果redis服务器不在自己本机，则需要做如下配置
REDIS_HOST = '192.168.31.31' # redis数据库所在机器的Ip地址
REDIS_PORT = 6379
# 可选配置
# REDIS_ENCODING = 'utf-8'
# REDIS_PARAMS = {'password':'123456'}   # 如果redis数据库有密码时配置

（2）使用scrapy-redis组件中封装好的管道

　　使用scrapy-redis组件中封装好的可以被共享的管道。
　　可以将每台机器爬取到的数据存储通过该管道存储到redis数据库中，从而实现了多台机器的管道共享。

# Configure item pipelines
# See https://doc.scrapy.org/en/latest/topics/item-pipeline.html
ITEM_PIPELINES = {
    # 'wangyiPro.pipelines.WangyiproPipeline': 300,
    'scrapy_redis.pipelines.RedisPipeline': 400,
}

（3）使用scrapy-redis组件中封装好的调度器

　　使用scrapy-redis组件中封装好的调度器，将所有的url存储到该指定的调度器中，从而实现了多台机器的调度器共享。
　　以下代码可在settings.py中任意位置粘贴：

# 使用scrapy-redis组件的去重队列
DUPEFILTER_CLASS = "scrapy_redis.dupefilter.RFPDupeFilter"
# 使用scrapy-redis组件自己的调度器
SCHEDULER = "scrapy_redis.scheduler.Scheduler"   # 核心配置
# 是否允许暂停
SCHEDULER_PERSIST = True   # 值为True表示：宕机恢复服务时，从宕机的那个地方开始爬取，不用从头开始

4、项目运行

（1）基于配置文件开启redis服务器

# MAC/Linux
$ pwd
/Users/hqs/redis-5.0.2
$ src/redis-server redis.conf 

# windows
$ redis-server.exe redis-windows.conf

（2）执行爬虫文件

$ pwd
/Users/hqs/ScrapyProjects/wangyiPro/wangyiPro/spiders
$ scrapy runspider wangyi.py

（3）在redis客户端中，将起始url扔到调度器队列

$ src/redis-cli 
127.0.0.1:6379> lpush wangyi https://news.163.com
(integer) 1
127.0.0.1:6379> keys *
1) "data"
2) "qiubai:items"
3) "name"
4) "qiubai:dupefilter"
5) "wangyi:items"
127.0.0.1:6379> lrange wangyi:items 0 -1   # 从头到尾查看数据值

　　提交起始url后，爬虫开始干活：

六、github

wangyiPro