零基础掌握 Scrapy 和 Scrapy-Redis：爬虫分布式部署深度解析-EW帮帮网

如果你对网络数据抓取充满好奇，想从海量信息中提取有价值的内容，那么 Scrapy 绝对是你不可错过的利器！而当你需要处理大规模数据抓取，或者担心单机性能瓶颈时，Scrapy-Redis 更是你的不二之选，它能让你的爬虫具备分布式、可扩展的能力。

本篇博客将带你从零开始，深入理解 Scrapy 的执行流程，并手把手教你如何使用 Scrapy-Redis 构建一个分布式爬虫系统。即使你是编程小白，也能轻松掌握！

Scrapy 篇：单机爬虫的精妙艺术

首先，我们来认识 Scrapy，它是 Python 领域一个强大而高效的爬虫框架。它的设计理念是高度模块化，让你可以专注于数据提取和业务逻辑，而无需过多关注底层的网络请求、并发处理等细节。

Scrapy 的核心组件

理解 Scrapy 的执行流程，要从它的核心组件说起：

Scrapy Engine（引擎）：Scrapy 的核心，负责控制所有组件的数据流，并根据请求和响应进行调度。它就像一个指挥官，协调各个部件协同工作。
Scheduler（调度器）：负责接收引擎发来的请求，并将其放入队列中，等待引擎请求时提供。它会根据优先级对请求进行排序，并负责去重。
Downloader（下载器）：负责下载网页内容。它接收引擎发来的请求，向目标网站发送 HTTP/HTTPS 请求，并将返回的响应（网页内容）发送给引擎。
Spiders（爬虫）：这是你编写爬虫逻辑的地方。它负责解析下载器返回的响应，提取所需数据，并生成新的请求（比如页面中的其他链接）。
Item Pipelines（项目管道）：负责处理爬虫提取到的数据。你可以将数据清洗、验证、持久化（保存到数据库、文件等）等操作放在这里。
Downloader Middlewares（下载器中间件）：介于引擎和下载器之间，可以在请求发送前和响应接收后进行处理。比如设置代理、User-Agent、处理 cookies 等。
Spider Middlewares（爬虫中间件）：介于引擎和爬虫之间，可以在请求发送给爬虫前和爬虫处理响应后进行处理。

Scrapy 的执行流程（单机版）

理解了核心组件，Scrapy 的执行流程就变得清晰起来：

启动爬虫：当你运行 scrapy crawl your_spider_name 命令时，Scrapy 引擎会启动。
生成初始请求：引擎会向你定义的 Spider 发送一个信号，告知其开始爬取。Spider 会生成初始的 Request 对象（通常是爬取入口 URL），并将其发送给引擎。
请求入队：引擎接收到 Request 后，会将其转发给 Scheduler。Scheduler 将请求添加到队列中，并进行去重。
请求出队，发送下载：引擎从 Scheduler 请求下一个可用的 Request。Scheduler 将 Request 返回给引擎。引擎再将 Request 转发给 Downloader Middlewares 进行预处理（比如添加代理）。
下载页面：经过 Downloader Middlewares 处理的 Request 会被发送给 Downloader。Downloader 向目标网站发送 HTTP/HTTPS 请求，获取网页内容。
响应处理：Downloader 接收到网站响应后，会将其封装成 Response 对象，并先经过 Downloader Middlewares 进行后处理。
响应解析：经过 Downloader Middlewares 处理的 Response 对象被发送回引擎。引擎再将其转发给 Spider Middlewares 进行预处理，最后交给 Spider 进行解析。
数据提取与新请求生成：Spider 接收到 Response 后，会根据你编写的解析规则（通常使用 XPath 或 CSS 选择器）提取所需数据，并封装成 Item 对象。同时，它可能会从当前页面中提取新的链接，并生成新的 Request 对象。
数据入管道，新请求入队：Spider 将 Item 和新的 Request 都发送给引擎。引擎将 Item 转发给 Item Pipelines 进行后续处理（清洗、存储等）。新的 Request 则再次发送给 Scheduler，重复步骤 3-8。
爬虫结束：当 Scheduler 中没有待处理的 Request，并且所有 Item Pipelines 都处理完毕时，Scrapy 引擎会停止，爬虫任务完成。

动手实践：一个简单的 Scrapy 爬虫

为了让你更好地理解，我们来创建一个简单的 Scrapy 爬虫，抓取某个网站的标题和链接。

安装 Scrapy：
```
pip install scrapy
```

创建 Scrapy 项目：

scrapy startproject myproject
cd myproject

创建 Spider：
```
scrapy genspider example example.com
```
这会在 myproject/myproject/spiders/ 目录下生成 example.py 文件。

编辑 example.py：

import scrapy

class ExampleSpider(scrapy.Spider):
    name = "example"
    allowed_domains = ["example.com"] # 限制爬取范围
    start_urls = ["http://example.com"] # 初始请求的URL

    def parse(self, response):
        # 提取页面标题
        title = response.css('h1::text').get()
        # 提取所有链接
        links = response.css('a::attr(href)').getall()

        yield {
            'title': title,
            'links': links,
        }

        # 如果需要继续爬取其他页面，可以生成新的请求
        # for link in links:
        #     yield response.follow(link, callback=self.parse)

运行爬虫：
```
scrapy crawl example -o output.json
```
这会将抓取到的数据保存到 output.json 文件中。

Scrapy-Redis 篇：分布式爬虫的实现

单机 Scrapy 爬虫在处理大量数据时可能会遇到性能瓶颈，比如内存占用过高、请求频率受限等。这时，Scrapy-Redis 就派上用场了！它能将 Scrapy 爬虫的请求队列和去重指纹存储到 Redis 数据库中，从而实现多个爬虫实例共享队列、协同工作，达到分布式爬取的效果。

为什么需要 Scrapy-Redis？

分布式爬取：多台机器可以同时运行爬虫实例，共享同一个 Redis 队列，提高爬取效率。
断点续爬：请求队列和去重指纹存储在 Redis 中，即使爬虫意外中断，重启后也能从上次中断的地方继续爬取，避免重复抓取和数据丢失。
共享 Request 队列：所有爬虫实例从同一个 Redis 队列中获取待爬取的 URL，避免重复爬取。
共享去重指纹：Redis 存储了已爬取 URL 的指纹，确保不会重复爬取相同页面。

Scrapy-Redis 的核心原理

Scrapy-Redis 的核心在于将 Scrapy 的 Scheduler 和 DupeFilter（去重过滤器）替换掉，转而使用 Redis 来存储和管理请求队列以及去重指纹。

当使用 Scrapy-Redis 时，Scrapy 的执行流程会发生如下变化：

启动爬虫（Scrapy-Redis 版）：当你运行 Scrapy-Redis 爬虫时，它会连接到 Redis 数据库。
初始请求入 Redis：Spider 生成的初始 Request 对象不再直接发送给 Scrapy 内置的 Scheduler，而是被发送到 Redis 队列中。
请求从 Redis 出队：Scrapy-Redis 的 Scheduler 会从 Redis 队列中获取待爬取的 Request。
去重在 Redis：在将 Request 放入队列前或从队列取出后，Scrapy-Redis 的 DupeFilter 会检查 Redis 中是否已经存在该请求的指纹，从而实现去重。
后续流程不变：一旦 Request 从 Redis 队列中取出并经过去重，后续的下载、响应处理、数据提取等流程与单机 Scrapy 基本一致。
新请求入 Redis：Spider 解析页面后生成的新 Request 也同样发送到 Redis 队列中。

动手实践：构建一个 Scrapy-Redis 分布式爬虫

接下来，我们来改造上面的 Scrapy 爬虫，让它具备分布式能力。

安装 Scrapy-Redis 和 Redis：
```
pip install scrapy-redis redis
```
你还需要在本地或服务器上安装并运行 Redis 服务。具体安装方法请参考 Redis 官方文档。

修改 settings.py 文件：
在你的 Scrapy 项目的 settings.py 文件中，添加或修改以下配置：

# 启用 Scrapy-Redis 的调度器和去重过滤器
SCHEDULER = "scrapy_redis.scheduler.Scheduler"
DUPEFILTER_CLASS = "scrapy_redis.dupefilter.RFPDupeFilter"

# 设置调度器是否持久化。如果为 True，Scrapy 停止后，Redis 中的请求队列和指纹不会被清除。
SCHEDULER_PERSIST = True

# 设置 Redis 连接信息
REDIS_HOST = 'localhost' # 你的 Redis 服务器地址
REDIS_PORT = 6379 # 你的 Redis 服务器端口
REDIS_DB = 0 # Redis 数据库编号

# 可以设置 Scrapy-Redis 的队列类型，默认是 LIFO（栈），也可以改为 FIFO（队列）
# SCHEDULER_QUEUE_CLASS = "scrapy_redis.queue.SpiderQueue" # 队列
# SCHEDULER_QUEUE_CLASS = "scrapy_redis.queue.SpiderStack" # 栈
# SCHEDULER_QUEUE_CLASS = "scrapy_redis.queue.SpiderPriorityQueue" # 优先级队列

# 如果需要爬虫启动时清除 Redis 中之前的请求，可以设置为 False
# Dont cleanup redis queues, allows to start where was disconnected.
# SCHEDULER_PERSIST = True

修改 example.py 文件：
让你的 Spider 继承 scrapy_redis.spiders.RedisSpider。
注意： 继承 RedisSpider 后，你的 start_urls 不再生效，你需要通过 Redis 来提交初始 URL。

import scrapy
from scrapy_redis.spiders import RedisSpider

class ExampleSpider(RedisSpider): # 继承 RedisSpider
    name = "example_redis" # 更改爬虫名称，避免与之前的冲突
    allowed_domains = ["example.com"]

    # start_urls 不再需要，初始 URL 将从 Redis 中获取
    # start_urls = ["http://example.com"]

    # Redis 键名，用于存储待爬取的 URL
    redis_key = 'example_redis:start_urls'

    def parse(self, response):
        title = response.css('h1::text').get()
        links = response.css('a::attr(href)').getall()

        yield {
            'title': title,
            'links': links,
        }

        for link in links:
            # 使用 response.follow 生成新的请求，这些请求会自动发送到 Redis
            yield response.follow(link, callback=self.parse)

启动 Redis：
确保你的 Redis 服务正在运行。
提交初始 URL 到 Redis：
在运行爬虫之前，你需要手动将初始 URL 提交到 Redis 中。你可以使用 Redis 客户端工具（如 redis-cli）或者 Python 代码来完成。

使用 redis-cli：
```
redis-cli LPUSH example_redis:start_urls http://example.com
```
这里的 example_redis:start_urls 就是你在 Spider 中定义的 redis_key。LPUSH 命令将 URL 添加到 Redis 列表的左侧。
运行分布式爬虫：
```
scrapy crawl example_redis
```
现在，你的爬虫实例会从 Redis 中获取 URL 进行爬取。你可以启动多个终端，运行相同的命令，它们会共享同一个 Redis 队列，实现分布式爬取。

分布式部署的关键步骤

准备多台机器：你需要多台服务器或虚拟机来部署你的爬虫实例。
安装 Redis：在一台独立的服务器上部署 Redis 服务，确保所有爬虫实例都能访问到它。
部署代码：将你的 Scrapy-Redis 项目代码部署到每台爬虫机器上。
启动爬虫：在每台机器上运行 scrapy crawl your_redis_spider_name 命令。

总结与展望

通过本篇博客，相信你已经对 Scrapy 和 Scrapy-Redis 的执行流程有了清晰的理解。

Scrapy 提供了一个高效且模块化的框架，让你能够专注于数据提取和业务逻辑。
Scrapy-Redis 则在此基础上，通过利用 Redis 的特性，实现了分布式爬虫的强大功能，包括断点续爬、共享队列、去重等，大大提升了大规模数据抓取的效率和稳定性。

零基础掌握 Scrapy 和 Scrapy-Redis：爬虫分布式部署深度解析