利用Python實現非同步代理爬蟲及代理池方法

本文主要介紹了Python實現非同步代理爬蟲及代理池的相關知識，具有很好的參考價值，下面跟著小編一起來看下吧

使用python asyncio實現了一個非同步代理池，根據規則爬取代理網站上的免費代理，在驗證其有效後存入redis中，定期擴展代理的數量並檢驗池中代理的有效性，移除失效的代理。同時用aiohttp實作了一個server，其他的程式可以透過存取對應的url來從代理池取得代理。

原始碼

https://github.com/arrti/proxypool

環境

• Python 3.5+

• #Redis

• ##PhantomJS(可選)

• Supervisord(可選)

因為程式碼中大量使用了asyncio的async和await語法，它們是在Python3.5中才提供的，所以最好使用Python3.5及以上的版本，我使用的是Python3.6。

依賴

• #redis

• aiohttp

• bs4

• lxml

• #requests

##selenium
#selenium套件主要是用來操作PhantomJS的。

下面來說明程式碼。

1. 爬蟲部分

核心程式碼

async def start(self):
 for rule in self._rules:
 parser = asyncio.ensure_future(self._parse_page(rule)) # 根据规则解析页面来获取代理
 logger.debug('{0} crawler started'.format(rule.rule_name))
 if not rule.use_phantomjs:
  await page_download(ProxyCrawler._url_generator(rule), self._pages, self._stop_flag) # 爬取代理网站的页面
 else:
  await page_download_phantomjs(ProxyCrawler._url_generator(rule), self._pages,
rule.phantomjs_load_flag, self._stop_flag) # 使用PhantomJS爬取
 await self._pages.join()
 parser.cancel()
 logger.debug('{0} crawler finished'.format(rule.rule_name))

上面的核心程式碼其實是一個用asyncio.Queue實現的生產-消費者

模型

，以下是該模型的一個簡單實作：

import asyncio
from random import random
async def produce(queue, n):
 for x in range(1, n + 1):
 print('produce ', x)
 await asyncio.sleep(random())
 await queue.put(x) # 向queue中放入item
async def consume(queue):
 while 1:
 item = await queue.get() # 等待从queue中获取item
 print('consume ', item)
 await asyncio.sleep(random())
 queue.task_done() # 通知queue当前item处理完毕 
async def run(n):
 queue = asyncio.Queue()
 consumer = asyncio.ensure_future(consume(queue))
 await produce(queue, n) # 等待生产者结束
 await queue.join() # 阻塞直到queue不为空
 consumer.cancel() # 取消消费者任务，否则它会一直阻塞在get方法处
def aio_queue_run(n):
 loop = asyncio.get_event_loop()
 try:
 loop.run_until_complete(run(n)) # 持续运行event loop直到任务run(n)结束
 finally:
 loop.close()
if name == 'main':
 aio_queue_run(5)

運行上面的程式碼，一個可能的輸出如下：

produce 1
produce 2
consume 1
produce 3
produce 4
consume 2
produce 5
consume 3
consume 4
consume 5

爬取頁面

async def page_download(urls, pages, flag):
 url_generator = urls
 async with aiohttp.ClientSession() as session:
 for url in url_generator:
  if flag.is_set():
  break
  await asyncio.sleep(uniform(delay - 0.5, delay + 1))
  logger.debug('crawling proxy web page {0}'.format(url))
  try:
  async with session.get(url, headers=headers, timeout=10) as response:
   page = await response.text()
   parsed = html.fromstring(decode_html(page)) # 使用bs4来辅助lxml解码网页:http://lxml.de/elementsoup.html#Using only the encoding detection
   await pages.put(parsed)
   url_generator.send(parsed) # 根据当前页面来获取下一页的地址
  except StopIteration:
  break
  except asyncio.TimeoutError:
  logger.error('crawling {0} timeout'.format(url))
  continue # TODO: use a proxy
  except Exception as e:
  logger.error(e)

使用aiohttp實作的網頁爬取

函數

，大部分代理網站都可以使用上面的方法來爬取，對於使用js動態產生頁面的網站可以使用selenium控制PhantomJS來爬取－本專案對爬蟲的效率要求不高，代理網站的更新頻率是有限的，不需要頻繁的爬取，完全可以使用PhantomJS。

解析代理程式最簡單的莫過於用

xpath

來解析代理程式了，使用Chrome瀏覽器的話，直接透過右鍵就能獲得選取的頁面元素的xpath： 

#安裝Chrome的擴充「XPath Helper」就可以直接在頁面上運作和調試xpath，十分方便：

 

BeautifulSoup不支援xpath，使用lxml來解析頁面，程式碼如下：

async def _parse_proxy(self, rule, page):
 ips = page.xpath(rule.ip_xpath) # 根据xpath解析得到list类型的ip地址集合
 ports = page.xpath(rule.port_xpath) # 根据xpath解析得到list类型的ip地址集合
 if not ips or not ports:
 logger.warning('{2} crawler could not get ip(len={0}) or port(len={1}), please check the xpaths or network'.
  format(len(ips), len(ports), rule.rule_name))
 return
 proxies = map(lambda x, y: '{0}:{1}'.format(x.text.strip(), y.text.strip()), ips, ports)
 if rule.filters: # 根据过滤字段来过滤代理，如“高匿”、“透明”等
 filters = []
 for i, ft in enumerate(rule.filters_xpath):
  field = page.xpath(ft)
  if not field:
  logger.warning('{1} crawler could not get {0} field, please check the filter xpath'.
   format(rule.filters[i], rule.rule_name))
  continue
  filters.append(map(lambda x: x.text.strip(), field))
 filters = zip(*filters)
 selector = map(lambda x: x == rule.filters, filters)
 proxies = compress(proxies, selector)
for proxy in proxies:
await self._proxies.put(proxy) # 解析后的代理放入asyncio.Queue中

#爬蟲規則網站爬取、代理解析、濾等等操作的規則都是由各個代理網站的規則類別定義的，使用元類別和基底類別來管理規則類別。基底類別定義如下：

class CrawlerRuleBase(object, metaclass=CrawlerRuleMeta):
 start_url = None
 page_count = 0
 urls_format = None
 next_page_xpath = None
 next_page_host = ''
 use_phantomjs = False
 phantomjs_load_flag = None
 filters = ()
 ip_xpath = None
 port_xpath = None
 filters_xpath = ()

各個參數的意義如下：

start_url

(必要)爬蟲的起始頁。

ip_xpath

(必要)爬取IP的xpath規則。

port_xpath

(必要)爬取連接埠號碼的xpath規則。

page_count

爬取的頁面數量。

urls_format

頁面位址的格式

字串

，透過urls_format.format(start_url, n)來產生第n頁的位址，這是比較常見的頁面位址格式。

next_page_xpath

，next_page_host<p>由xpath规则来获取下一页的url（常见的是相对路径），结合host得到下一页的地址：next_page_host + url。</p><p><code>use_phantomjs, phantomjs_load_flag

use_phantomjs用于标识爬取该网站是否需要使用PhantomJS，若使用，需定义phantomjs_load_flag（网页上的某个元素，str类型）作为PhantomJS页面加载完毕的标志。

filters

过滤字段集合，可迭代类型。用于过滤代理。

爬取各个过滤字段的xpath规则，与过滤字段按顺序一一对应。

元类CrawlerRuleMeta用于管理规则类的定义，如：如果定义use_phantomjs=True，则必须定义phantomjs_load_flag，否则会抛出异常，不在此赘述。

目前已经实现的规则有西刺代理、快代理、360代理、66代理和 秘密代理。新增规则类也很简单，通过继承CrawlerRuleBase来定义新的规则类YourRuleClass，放在proxypool/rules目录下，并在该目录下的init.py中添加from . import YourRuleClass（这样通过CrawlerRuleBase.subclasses()就可以获取全部的规则类了），重启正在运行的proxy pool即可应用新的规则。

2. 检验部分

免费的代理虽然多，但是可用的却不多，所以爬取到代理后需要对其进行检验，有效的代理才能放入代理池中，而代理也是有时效性的，还要定期对池中的代理进行检验，及时移除失效的代理。

这部分就很简单了，使用aiohttp通过代理来访问某个网站，若超时，则说明代理无效。

async def validate(self, proxies):
 logger.debug('validator started')
 while 1:
 proxy = await proxies.get()
 async with aiohttp.ClientSession() as session:
  try:
  real_proxy = 'http://' + proxy
  async with session.get(self.validate_url, proxy=real_proxy, timeout=validate_timeout) as resp:
   self._conn.put(proxy)
  except Exception as e:
  logger.error(e)
 proxies.task_done()

3. server部分

使用aiohttp实现了一个web server，启动后，访问http://host:port即可显示主页：

• 访问http://host:port/get来从代理池获取1个代理，如：'127.0.0.1:1080'；

• 访问http://host:port/get/n来从代理池获取n个代理，如："['127.0.0.1:1080', '127.0.0.1:443', '127.0.0.1:80']"；

• 访问http://host:port/count来获取代理池的容量，如：'42'。

因为主页是一个静态的html页面，为避免每来一个访问主页的请求都要打开、读取以及关闭该html文件的开销，将其缓存到了redis中，通过html文件的修改时间来判断其是否被修改过，如果修改时间与redis缓存的修改时间不同，则认为html文件被修改了，则重新读取文件，并更新缓存，否则从redis中获取主页的内容。

返回代理是通过aiohttp.web.Response(text=ip.decode('utf-8'))实现的，text要求str类型，而从redis中获取到的是bytes类型，需要进行转换。返回的多个代理，使用eval即可转换为list类型。

返回主页则不同，是通过aiohttp.web.Response(body=main_page_cache, content_type='text/html') ，这里body要求的是bytes类型，直接将从redis获取的缓存返回即可，conten_type='text/html'必不可少，否则无法通过浏览器加载主页，而是会将主页下载下来——在运行官方文档中的示例代码的时候也要注意这点，那些示例代码基本上都没有设置content_type。

这部分不复杂，注意上面提到的几点，而关于主页使用的静态资源文件的路径，可以参考之前的博客《aiohttp之添加静态资源路径》。

4. 运行

将整个代理池的功能分成了3个独立的部分：

proxypool

定期检查代理池容量，若低于下限则启动代理爬虫并对代理检验，通过检验的爬虫放入代理池，达到规定的数量则停止爬虫。

proxyvalidator

用于定期检验代理池中的代理，移除失效代理。

proxyserver

启动server。

这3个独立的任务通过3个进程来运行，在Linux下可以使用supervisod来=管理这些进程，下面是supervisord的配置文件示例：

; supervisord.conf
[unix_http_server]
file=/tmp/supervisor.sock 

[inet_http_server]  
port=127.0.0.1:9001 

[supervisord]
logfile=/tmp/supervisord.log 
logfile_maxbytes=5MB 
logfile_backups=10  
loglevel=debug  
pidfile=/tmp/supervisord.pid 
nodaemon=false  
minfds=1024   
minprocs=200   

[rpcinterface:supervisor]
supervisor.rpcinterface_factory = supervisor.rpcinterface:make_main_rpcinterface

[supervisorctl]
serverurl=unix:///tmp/supervisor.sock

[program:proxyPool]
command=python /path/to/ProxyPool/run_proxypool.py  
redirect_stderr=true
stdout_logfile=NONE

[program:proxyValidator]
command=python /path/to/ProxyPool/run_proxyvalidator.py
redirect_stderr=true  
stdout_logfile=NONE

[program:proxyServer]
command=python /path/to/ProxyPool/run_proxyserver.py
autostart=false
redirect_stderr=true  
stdout_logfile=NONE

因为项目自身已经配置了日志，所以这里就不需要再用supervisord捕获stdout和stderr了。通过supervisord -c supervisord.conf启动supervisord，proxyPool和proxyServer则会随之自动启动，proxyServer需要手动启动，访问http://127.0.0.1:9001即可通过网页来管理这3个进程了：

supervisod的官方文件說目前（版本3.3.1）不支援python3，但是我在使用過程中沒有發現什麼問題，可能也是由於我並沒有使用supervisord的複雜功能，只是把它當作了一個簡單的進程狀態監控和啟動停止工具了。

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