既然本篇文章說到的是Python構建網頁爬蟲原理分析，那么小編先給大家看一下Python中關于爬蟲的精選文章：

python實現簡單爬蟲功能的示例

python爬蟲實戰之最簡單的網頁爬蟲教程

網絡爬蟲是當今最常用的系統之一。最流行的例子是 Google 使用爬蟲從所有網站收集信息。除了搜索引擎之外，新聞網站還需要爬蟲來聚合數據源。看來，只要你想聚合大量的信息，你可以考慮使用爬蟲。

建立一個網絡爬蟲有很多因素，特別是當你想擴展系統時。這就是為什么這已經成為最流行的系統設計面試問題之一。在這篇文章中，我們將討論從基本爬蟲到大型爬蟲的主題，并討論在面試中可能會遇到的各種問題。

1 - 基本解決方案

如何建立一個基本的網絡爬蟲？

在系統設計面試之前，我們已經在《系統設計面試之前需要知道的八件事》中談到，就是從簡單的東西開始。讓我們專注于構建在單線程上運行的基本網頁爬蟲。有了這個簡單的解決方案，我們可以繼續優化。

要抓取單個網頁，我們只需要向相應的 URL 發出 HTTP GET 請求，并解析響應數據，這是抓取工具的核心。考慮到這一點，一個基本的網絡爬蟲可以這樣工作：

以包含我們要抓取的所有網站的網址池開始。

對于每個 URL，發出 HTTP GET 請求來獲取網頁內容。

解析內容（通常為 HTML）并提取我們想要抓取的潛在網址。

添加新的網址到池中，并不斷抓取。

這取決于具體問題，有時我們可能會有一個獨立的系統來生成抓取網址。例如，一個程序可以不斷監聽 RSS 訂閱，并且對于每個新文章，都可以將該 URL 添加到爬取池中。

2 - 規模問題

眾所周知，任何系統在擴展后都會面臨一系列問題。在網絡爬蟲中，將系統擴展到多臺機器時，有很多東西可能出錯。

在跳轉到下一節之前，請花幾分鐘的時間思考一下分布式網絡爬蟲的瓶頸，以及如何解決這個問題。在這篇文章的其余部分，我們將討論解決方案的幾個主要問題。

3 - 抓取頻率

你多久爬一次網站？

這聽起來可能不是什么大事，除非系統達到一定的規模，而且你需要非常新鮮的內容。例如，如果你想要獲取上一小時的最新消息，則抓取工具可能需要每隔一小時不斷抓取新聞網站。但是這有什么問題呢？

對于一些小型網站，他們的服務器很可能無法處理這種頻繁的請求。一種方法是遵循每個站點的robot.txt。對于不知道robot.txt是什么的人，這基本是網站與網絡爬蟲交流的標準。它可以指定不應該抓取什么文件，大多數網絡爬蟲都遵循配置。另外，你可以為不同的網站設置不同的抓取頻率。通常，每天只有幾個網站需要被多次抓取。

4 - 去重

在一臺機器上，你可以將 URL 池保留在內存中，并刪除重復的條目。但是，分布式系統中的事情變得更加復雜。基本上，多個爬蟲可以從不同的網頁中提取相同的 URL，他們都希望將這個 URL 添加到 URL 池中。當然，多次抓取同一頁面是沒有意義的。那么我們如何去重復這些網址？

一種常用的方法是使用 Bloom Filter。簡而言之，布隆過濾器是一個節省空間的系統，它允許你測試一個元素是否在一個集合中。但是，它可能有誤報。換句話說，如果布隆過濾器可以告訴你一個 URL 絕對不在池中，或者可能在池中。

為了簡要地解釋布隆過濾器是如何工作的，空布隆過濾器是m位（全0）的位數組。還有k個散列函數，將每個元素映射到m位中的一個。所以當我們在布隆過濾器中添加一個新的元素（URL）時，我們將從哈希函數中得到k位，并將它們全部設置為1.因此，當我們檢查一個元素的存在時，我們首先得到k位，如果它們中的任何一個不是1，我們立即知道該元素不存在。但是，如果所有的k位都是1，這可能來自其他幾個元素的組合。

布隆過濾器是一個非常常用的技術，它是一個完美的解決方案，用于在網絡爬蟲中去重網址。

5 - 解析

從網站獲取響應數據后，下一步是解析數據（通常是 HTML）來提取我們所關心的信息。這聽起來像一個簡單的事情，但是，可能很難使其健壯。

我們面臨的挑戰是，你總是會在 HTML 代碼中發現奇怪的標記，URL 等，很難涵蓋所有的邊界情況。例如，當 HTML 包含非 Unicode 字符時，你可能需要處理編解碼問題。另外，當網頁包含圖片，視頻甚至PDF 時，也會造成奇怪的行為。

另外，一些網頁都像使用 AngularJS 一樣通過 Javascript 呈現，你的抓取工具可能無法得到任何內容。

我會說沒有銀彈，不能為所有的網頁做一個完美的，健壯的爬蟲。你需要大量的健壯性測試，以確保它能夠按預期工作。

總結

還有很多我還沒有涉及到的有趣的話題，但是我想提一下其中的一些，這樣你就可以思考了。有一件事是檢測循環。許多網站包含鏈接，如A->B->C->A，你的爬蟲可能會永遠運行。想想如何解決這個問題？

另一個問題是 DNS 查找。當系統擴展到一定的水平時，DNS 查找可能是一個瓶頸，你可能要建立自己的 DNS 服務器。

與許多其他系統類似，擴展的網絡爬蟲可能比構建單個機器版本困難得多，并且在系統設計面試中可以討論許多事情。嘗試從一些樸素的解決方案開始，并繼續優化它，這可以使事情變得比看起來更容易。

以上就是我們總結的關于網頁爬蟲的相關文章內容，大家如果還有其他想知道的可以在下方的留言區域討論，感謝大家對腳本之家的支持。