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小白进阶之Scrapy第六篇Scrapy-Redis详解

小白进阶之Scrapy第六篇Scrapy-Redis详解 | 静觅

Scrapy-Redis 详解

通常我们在一个站站点进行采集的时候,如果是小站的话 我们使用scrapy本身就可以满足。
但是如果在面对一些比较大型的站点的时候,单个scrapy就显得力不从心了。
1561359930366_4.jpeg
要是我们能够多个Scrapy一起采集该多好啊 人多力量大。
很遗憾Scrapy官方并不支持多个同时采集一个站点,虽然官方给出一个方法:
将一个站点的分割成几部分 交给不同的scrapy去采集
似乎是个解决办法,但是很麻烦诶!毕竟分割很麻烦的哇
下面就改轮到我们的额主角Scrapy-Redis登场了!
1561359929454_2.jpeg

什么??你这么就登场了?还没说为什么呢?

好吧 为了简单起见 就用官方图来简单说明一下:
1561359930718_5.jpeg
这张图大家相信大家都很熟悉了。重点看一下SCHEDULER

  1. 先来看看官方对于SCHEDULER的定义:

SCHEDULER接受来自Engine的Requests,并将它们放入队列(可以按顺序优先级),以便在之后将其提供给Engine

点我看文档

  1. 现在我们来看看SCHEDULER都提供了些什么功能:

根据官方文档说明 在我们没有没有指定 SCHEDULER 参数时,默认使用:’scrapy.core.scheduler.Scheduler’ 作为SCHEDULER(调度器)

scrapy.core.scheduler.py:

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class Scheduler(object):
    def __init__(self, dupefilter, jobdir=None, dqclass=None, mqclass=None,
                 logunser=False, stats=None, pqclass=None):
        self.df = dupefilter
        self.dqdir = self._dqdir(jobdir)
        self.pqclass = pqclass
        self.dqclass = dqclass
        self.mqclass = mqclass
        self.logunser = logunser
        self.stats = stats
        # 注意在scrpy中优先注意这个方法,此方法是一个钩子 用于访问当前爬虫的配置
    @classmethod
    def from_crawler(cls, crawler):
        settings = crawler.settings
        # 获取去重用的类 默认:scrapy.dupefilters.RFPDupeFilter
        dupefilter_cls = load_object(settings['DUPEFILTER_CLASS'])
        # 对去重类进行配置from_settings 在 scrapy.dupefilters.RFPDupeFilter 43行
        # 这种调用方式对于IDE跳转不是很好  所以需要自己去找
        # @classmethod
        # def from_settings(cls, settings):
        #     debug = settings.getbool('DUPEFILTER_DEBUG')
        #     return cls(job_dir(settings), debug)
        # 上面就是from_settings方法 其实就是设置工作目录 和是否开启debug
        dupefilter = dupefilter_cls.from_settings(settings)
        # 获取优先级队列 类对象 默认:queuelib.pqueue.PriorityQueue
        pqclass = load_object(settings['SCHEDULER_PRIORITY_QUEUE'])
        # 获取磁盘队列 类对象(SCHEDULER使用磁盘存储 重启不会丢失)
        dqclass = load_object(settings['SCHEDULER_DISK_QUEUE'])
        # 获取内存队列 类对象(SCHEDULER使用内存存储 重启会丢失)
        mqclass = load_object(settings['SCHEDULER_MEMORY_QUEUE'])
        # 是否开启debug
        logunser = settings.getbool('LOG_UNSERIALIZABLE_REQUESTS', settings.getbool('SCHEDULER_DEBUG'))
        # 将这些参数传递给 __init__方法
        return cls(dupefilter, jobdir=job_dir(settings), logunser=logunser,
                   stats=crawler.stats, pqclass=pqclass, dqclass=dqclass, mqclass=mqclass)
    def has_pending_requests(self):
      """检查是否有没处理的请求"""
        return len(self) > 0
    def open(self, spider):
      """Engine创建完毕之后会调用这个方法"""
        self.spider = spider
        # 创建一个有优先级的内存队列 实例化对象
        # self.pqclass 默认是:queuelib.pqueue.PriorityQueue
        # self._newmq 会返回一个内存队列的 实例化对象 在110  111 行
        self.mqs = self.pqclass(self._newmq)
        # 如果self.dqdir 有设置 就创建一个磁盘队列 否则self.dqs 为空
        self.dqs = self._dq() if self.dqdir else None
        # 获得一个去重实例对象 open 方法是从BaseDupeFilter继承的
        # 现在我们可以用self.df来去重啦
        return self.df.open()
    def close(self, reason):
      """当然Engine关闭时"""
          # 如果有磁盘队列 则对其进行dump后保存到active.json文件中
        if self.dqs:
            prios = self.dqs.close()
            with open(join(self.dqdir, 'active.json'), 'w') as f:
                json.dump(prios, f)
        # 然后关闭去重
        return self.df.close(reason)
    def enqueue_request(self, request):
      """添加一个Requests进调度队列"""
          # self.df.request_seen是检查这个Request是否已经请求过了 如果有会返回True
        if not request.dont_filter and self.df.request_seen(request):
              # 如果Request的dont_filter属性没有设置(默认为False)和 已经存在则去重
            # 不push进队列
            self.df.log(request, self.spider)
            return False
        # 先尝试将Request push进磁盘队列
        dqok = self._dqpush(request)
        if dqok:
              # 如果成功 则在记录一次状态
            self.stats.inc_value('scheduler/enqueued/disk', spider=self.spider)
        else:
              # 不能添加进磁盘队列则会添加进内存队列
            self._mqpush(request)
            self.stats.inc_value('scheduler/enqueued/memory', spider=self.spider)
        self.stats.inc_value('scheduler/enqueued', spider=self.spider)
        return True
    def next_request(self):
      """从队列中获取一个Request"""
          # 优先从内存队列中获取
        request = self.mqs.pop()
        if request:
            self.stats.inc_value('scheduler/dequeued/memory', spider=self.spider)
        else:
              # 不能获取的时候从磁盘队列队里获取
            request = self._dqpop()
            if request:
                self.stats.inc_value('scheduler/dequeued/disk', spider=self.spider)
        if request:
            self.stats.inc_value('scheduler/dequeued', spider=self.spider)
        # 将获取的到Request返回给Engine
        return request
    def __len__(self):
        return len(self.dqs) + len(self.mqs) if self.dqs else len(self.mqs)
    def _dqpush(self, request):
        if self.dqs is None:
            return
        try:
            reqd = request_to_dict(request, self.spider)
            self.dqs.push(reqd, -request.priority)
        except ValueError as e:  # non serializable request
            if self.logunser:
                msg = ("Unable to serialize request: %(request)s - reason:"
                       " %(reason)s - no more unserializable requests will be"
                       " logged (stats being collected)")
                logger.warning(msg, {'request': request, 'reason': e},
                               exc_info=True, extra={'spider': self.spider})
                self.logunser = False
            self.stats.inc_value('scheduler/unserializable',
                                 spider=self.spider)
            return
        else:
            return True
    def _mqpush(self, request):
        self.mqs.push(request, -request.priority)
    def _dqpop(self):
        if self.dqs:
            d = self.dqs.pop()
            if d:
                return request_from_dict(d, self.spider)
    def _newmq(self, priority):
        return self.mqclass()
    def _newdq(self, priority):
        return self.dqclass(join(self.dqdir, 'p%s' % priority))
    def _dq(self):
        activef = join(self.dqdir, 'active.json')
        if exists(activef):
            with open(activef) as f:
                prios = json.load(f)
        else:
            prios = ()
        q = self.pqclass(self._newdq, startprios=prios)
        if q:
            logger.info("Resuming crawl (%(queuesize)d requests scheduled)",
                        {'queuesize': len(q)}, extra={'spider': self.spider})
        return q
    def _dqdir(self, jobdir):
        if jobdir:
            dqdir = join(jobdir, 'requests.queue')
            if not exists(dqdir):
                os.makedirs(dqdir)
            return dqdir

只挑了一些重点的写了一些注释剩下大家自己领会(才不是我懒哦 )
从上面的代码 我们可以很清楚的知道 SCHEDULER的主要是完成了 push Request pop Request 和 去重的操作。
而且queue 操作是在内存队列中完成的。
大家看queuelib.queue就会发现基于内存的(deque)
那么去重呢?
scrapy.dupefilters.py

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class RFPDupeFilter(BaseDupeFilter):
    """Request Fingerprint duplicates filter"""
    def __init__(self, path=None, debug=False):
        self.file = None
        self.fingerprints = set()
        self.logdupes = True
        self.debug = debug
        self.logger = logging.getLogger(__name__)
        if path:
              # 此处可以看到去重其实打开了一个名叫 requests.seen的文件
            # 如果是使用的磁盘的话
            self.file = open(os.path.join(path, 'requests.seen'), 'a+')
            self.file.seek(0)
            self.fingerprints.update(x.rstrip() for x in self.file)
    @classmethod
    def from_settings(cls, settings):
        debug = settings.getbool('DUPEFILTER_DEBUG')
        return cls(job_dir(settings), debug)
    def request_seen(self, request):
        fp = self.request_fingerprint(request)
        if fp in self.fingerprints:
              # 判断我们的请求是否在这个在集合中
            return True
        # 没有在集合就添加进去
        self.fingerprints.add(fp)
        # 如果用的磁盘队列就写进去记录一下
        if self.file:
            self.file.write(fp + os.linesep)

按照正常流程就是大家都会进行重复的采集;我们都知道进程之间内存中的数据不可共享的,那么你在开启多个Scrapy的时候,它们相互之间并不知道对方采集了些什么那些没有没采集。那就大家伙儿自己玩自己的了。完全没没有效率的提升啊!

1561359930891_6.jpeg
怎么解决呢?
这就是我们Scrapy-Redis解决的问题了,不能协作不就是因为Request 和 去重这两个 不能共享吗?
那我把这两个独立出来好了。
将Scrapy中的SCHEDULER组件独立放到大家都能访问的地方不就OK啦!加上scrapy-redis后流程图就应该变成这样了?
1561359932090_7.jpeg
So············· 这样是不是看起来就清楚多了???
下面我们来看看Scrapy-Redis是怎么处理的?
scrapy_redis.scheduler.py:
scrapy_redis.scheduler.py

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class Scheduler(object):
    """Redis-based scheduler
    Settings
    --------
    SCHEDULER_PERSIST : bool (default: False)
        Whether to persist or clear redis queue.
    SCHEDULER_FLUSH_ON_START : bool (default: False)
        Whether to flush redis queue on start.
    SCHEDULER_IDLE_BEFORE_CLOSE : int (default: 0)
        How many seconds to wait before closing if no message is received.
    SCHEDULER_QUEUE_KEY : str
        Scheduler redis key.
    SCHEDULER_QUEUE_CLASS : str
        Scheduler queue class.
    SCHEDULER_DUPEFILTER_KEY : str
        Scheduler dupefilter redis key.
    SCHEDULER_DUPEFILTER_CLASS : str
        Scheduler dupefilter class.
    SCHEDULER_SERIALIZER : str
        Scheduler serializer.
    """
    def __init__(self, server,
                 persist=False,
                 flush_on_start=False,
                 queue_key=defaults.SCHEDULER_QUEUE_KEY,
                 queue_cls=defaults.SCHEDULER_QUEUE_CLASS,
                 dupefilter_key=defaults.SCHEDULER_DUPEFILTER_KEY,
                 dupefilter_cls=defaults.SCHEDULER_DUPEFILTER_CLASS,
                 idle_before_close=0,
                 serializer=None):
        """Initialize scheduler.
        Parameters
        ----------
        server : Redis
            这是Redis实例
        persist : bool
            是否在关闭时清空Requests.默认值是False。
        flush_on_start : bool
            是否在启动时清空Requests。 默认值是False。
        queue_key : str
            Request队列的Key名字
        queue_cls : str
            队列的可导入路径(就是使用什么队列)
        dupefilter_key : str
            去重队列的Key
        dupefilter_cls : str
            去重类的可导入路径。
        idle_before_close : int
            等待多久关闭
        """
        if idle_before_close < 0:
            raise TypeError("idle_before_close cannot be negative")
        self.server = server
        self.persist = persist
        self.flush_on_start = flush_on_start
        self.queue_key = queue_key
        self.queue_cls = queue_cls
        self.dupefilter_cls = dupefilter_cls
        self.dupefilter_key = dupefilter_key
        self.idle_before_close = idle_before_close
        self.serializer = serializer
        self.stats = None
    def __len__(self):
        return len(self.queue)
    @classmethod
    def from_settings(cls, settings):
        kwargs = {
            'persist': settings.getbool('SCHEDULER_PERSIST'),
            'flush_on_start': settings.getbool('SCHEDULER_FLUSH_ON_START'),
            'idle_before_close': settings.getint('SCHEDULER_IDLE_BEFORE_CLOSE'),
        }
        # If these values are missing, it means we want to use the defaults.
        optional = {
            # TODO: Use custom prefixes for this settings to note that are
            # specific to scrapy-redis.
            'queue_key': 'SCHEDULER_QUEUE_KEY',
            'queue_cls': 'SCHEDULER_QUEUE_CLASS',
            'dupefilter_key': 'SCHEDULER_DUPEFILTER_KEY',
            # We use the default setting name to keep compatibility.
            'dupefilter_cls': 'DUPEFILTER_CLASS',
            'serializer': 'SCHEDULER_SERIALIZER',
        }
        # 从setting中获取配置组装成dict(具体获取那些配置是optional字典中key)
        for name, setting_name in optional.items():
            val = settings.get(setting_name)
            if val:
                kwargs[name] = val
        # Support serializer as a path to a module.
        if isinstance(kwargs.get('serializer'), six.string_types):
            kwargs['serializer'] = importlib.import_module(kwargs['serializer'])
                # 或得一个Redis连接
        server = connection.from_settings(settings)
        # Ensure the connection is working.
        server.ping()
        return cls(server=server, **kwargs)
    @classmethod
    def from_crawler(cls, crawler):
        instance = cls.from_settings(crawler.settings)
        # FIXME: for now, stats are only supported from this constructor
        instance.stats = crawler.stats
        return instance
    def open(self, spider):
        self.spider = spider
        try:
              # 根据self.queue_cls这个可以导入的类 实例化一个队列
            self.queue = load_object(self.queue_cls)(
                server=self.server,
                spider=spider,
                key=self.queue_key % {'spider': spider.name},
                serializer=self.serializer,
            )
        except TypeError as e:
            raise ValueError("Failed to instantiate queue class '%s': %s",
                             self.queue_cls, e)
        try:
              # 根据self.dupefilter_cls这个可以导入的类 实例一个去重集合
            # 默认是集合 可以实现自己的去重方式 比如 bool 去重
            self.df = load_object(self.dupefilter_cls)(
                server=self.server,
                key=self.dupefilter_key % {'spider': spider.name},
                debug=spider.settings.getbool('DUPEFILTER_DEBUG'),
            )
        except TypeError as e:
            raise ValueError("Failed to instantiate dupefilter class '%s': %s",
                             self.dupefilter_cls, e)
        if self.flush_on_start:
            self.flush()
        # notice if there are requests already in the queue to resume the crawl
        if len(self.queue):
            spider.log("Resuming crawl (%d requests scheduled)" % len(self.queue))
    def close(self, reason):
        if not self.persist:
            self.flush()
    def flush(self):
        self.df.clear()
        self.queue.clear()
    def enqueue_request(self, request):
      """这个和Scrapy本身的一样"""
        if not request.dont_filter and self.df.request_seen(request):
            self.df.log(request, self.spider)
            return False
        if self.stats:
            self.stats.inc_value('scheduler/enqueued/redis', spider=self.spider)
        # 向队列里面添加一个Request
        self.queue.push(request)
        return True
    def next_request(self):
      """获取一个Request"""
        block_pop_timeout = self.idle_before_close
        # block_pop_timeout 是一个等待参数 队列没有东西会等待这个时间  超时就会关闭
        request = self.queue.pop(block_pop_timeout)
        if request and self.stats:
            self.stats.inc_value('scheduler/dequeued/redis', spider=self.spider)
        return request
    def has_pending_requests(self):
        return len(self) > 0

来先来看看

以上就是Scrapy-Redis中的SCHEDULER模块。下面我们来看看queue和本身的什么不同:
scrapy_redis.queue.py
以最常用的优先级队列 PriorityQueue 举例:

scrapy_redis.queue.py

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class PriorityQueue(Base):
    """Per-spider priority queue abstraction using redis' sorted set"""
        """其实就是使用Redis的有序集合 来对Request进行排序,这样就可以优先级高的在有序集合的顶层 我们只需要"""
    """从上往下依次获取Request即可"""
    def len__(self):
        """Return the length of the queue"""
        return self.server.zcard(self.key)
    def push(self, request):
        """Push a request"""
        """添加一个Request进队列"""
        # self._encode_request 将Request请求进行序列化
        data = self._encode_request(request)
        """
        d = {
        'url': to_unicode(request.url),  # urls should be safe (safe_string_url)
        'callback': cb,
        'errback': eb,
        'method': request.method,
        'headers': dict(request.headers),
        'body': request.body,
        'cookies': request.cookies,
        'meta': request.meta,
        '_encoding': request._encoding,
        'priority': request.priority,
        'dont_filter': request.dont_filter,
        'flags': request.flags,
        '_class': request.__module
+ '.' + request.__class__.__name__
            }
        data就是上面这个字典的序列化
        在Scrapy.utils.reqser.py 中的request_to_dict方法中处理
        """
        # 在Redis有序集合中数值越小优先级越高(就是会被放在顶层)所以这个位置是取得 相反数
        score = -request.priority
        # We don't use zadd method as the order of arguments change depending on
        # whether the class is Redis or StrictRedis, and the option of using
        # kwargs only accepts strings, not bytes.
        # ZADD 是添加进有序集合
        self.server.execute_command('ZADD', self.key, score, data)
    def pop(self, timeout=0):
        """
        Pop a request
        timeout not support in this queue class
        有序集合不支持超时所以就木有使用timeout了  这个timeout就是挂羊头卖狗肉
        """
        """从有序集合中取出一个Request"""
        # use atomic range/remove using multi/exec
        """使用multi的原因是为了将获取Request和删除Request合并成一个操作(原子性的)在获取到一个元素之后 删除它,因为有序集合 不像list 有pop 这种方式啊"""
        pipe = self.server.pipeline()
        pipe.multi()
        # 取出 顶层第一个
        # zrange :返回有序集 key 中,指定区间内的成员。0,0 就是第一个了
        # zremrangebyrank:移除有序集 key 中,指定排名(rank)区间内的所有成员 0,0也就是第一个了
        # 更多请参考Redis官方文档
        pipe.zrange(self.key, 0, 0).zremrangebyrank(self.key, 0, 0)
        results, count = pipe.execute()
        if results:
            return self._decode_request(results[0])

以上就是SCHEDULER在处理Request的时候做的操作了。
是时候来看看SCHEDULER是怎么处理去重的了!
只需要注意这个?方法即可:
scrapy_redis.dupefilter.py

Python

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def request_seen(self, request):
  """Returns True if request was already seen.
        Parameters
        ----------
        request : scrapy.http.Request
        Returns
        -------
        bool
        """
  # 通过self.request_fingerprint 会生一个sha1的指纹
  fp = self.request_fingerprint(request)
  # This returns the number of values added, zero if already exists.
  # 添加进一个Redis集合如果self.key这个集合中存在fp这个指纹会返回1  不存在返回0
  added = self.server.sadd(self.key, fp)
  return added == 0

这样大家就都可以访问同一个Redis 获取同一个spider的Request 在同一个位置去重,就不用担心重复啦
大概就像这样:

  1. spider1:检查一下这个Request是否在Redis去重,如果在就证明其它的spider采集过啦!如果不在就添加进调度队列,等待别 人获取。自己继续干活抓取网页 产生新的Request了 重复之前步骤。
  2. spider2:以相同的逻辑执行

可能有些小伙儿会产生疑问了~~!spider2拿到了别人的Request了 怎么能正确的执行呢?逻辑不会错吗?
这个不用担心啦 因为整Request当中包含了,所有的逻辑,回去看看上面那个序列化的字典。
总结一下:

    1. Scrapy-Reids 就是将Scrapy原本在内存中处理的 调度(就是一个队列Queue)、去重、这两个操作通过Redis来实现
  1. 多个Scrapy在采集同一个站点时会使用相同的redis key(可以理解为队列)添加Request 获取Request 去重Request,这样所有的spider不会进行重复采集。效率自然就嗖嗖的上去了。
    1. Redis是原子性的,好处不言而喻(一个Request要么被处理 要么没被处理,不存在第三可能)

另外Scrapy-Redis本身不支持Redis-Cluster,大量网站去重的话会给单机很大的压力(就算使用boolfilter 内存也不够整啊!)
改造方式很简单:

  1.  使用 *rediscluster *这个包替换掉本身的Redis连接
  2. Redis-Cluster 不支持事务,可以使用lua脚本进行代替(lua脚本是原子性的哦)
  3. 注意使用lua脚本 不能写占用时间很长的操作(毕竟一大群人等着操作Redis 你总不能让人家等着吧)

以上!完毕

对于懒人小伙伴儿 看看这个我改好的: 集群版Scrapy-Redis PS: 支持Python3.6+ 哦 ! 其余的版本没测试过

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