爬虫工作量由小到大的思维转变---＜第六十五章＞ Scrapy去重机制：BaseDupeFilter与request

前言：

一下子讲了bloom过滤器：爬虫工作量由小到大的思维转变---＜第六十四章＞ Scrapy利用Bloom过滤器增强爬虫的页面去重效率-CSDN博客

在网络爬虫的设计中，请求去重是一个至关重要的环节，它直接关系到爬虫的效率和爬取结果的准确性。请求去重即避免对相同的资源进行多次无谓的访问，降低了网络带宽的消耗，减轻了目标网站的服务器负担，并且避免了重复数据的处理和存储，从而提高了数据处理过程的效率。Scrapy作为一个成熟的Python爬虫框架，它的去重机制非常高效，主要由BaseDupeFilter和request_fingerprint两个核心部件组成。

BaseDupeFilter是去重过滤器的基础类，定义了过滤器的基本行为，负责记录已经请求的指纹，并根据这些指纹过滤掉重复的请求。

而request_fingerprint函数则用于生成请求的“指纹”，是判断请求唯一性的关键。这两者相互协作，为Scrapy的高性能爬取提供了坚实的基础。

正文：

1. Scrapy去重处理流程

在Scrapy框架中，去重处理流程是确保高效爬虫运行的关键部分。这一机制通过排除重复请求，保证了爬虫效率的同时，减轻了对目标网站的压力。

A. 去重动作机制

在Scrapy的架构中，去重机制位于引擎和调度器之间。当引擎接收到爬虫的请求后，它将请求传递给调度器。在这一过程中，去重机制起作用，确保所有经过调度器的请求都是独一无二的。
在爬取工作流中，去重机制主要负责识别和过滤掉重复的请求，这样爬虫只会处理那些尚未被访问过的URL，以此来提高数据抓取的效率。

B. 去重机制的组成部分

BaseDupeFilter a. BaseDupeFilter的主要目的是提供一个框架来识别重复请求，它默认使用Python的集合（set）数据结构来存储唯一指纹，从而过滤掉相同的请求。 b. Scrapy的去重过滤器对用户开放，可以通过重载基础类BaseDupeFilter的方法来扩展或改写默认的去重行为。这种可扩展性让开发者可以根据自巀的需求定义去重的逻辑。
request_fingerprint a. 指纹生成流程开始于请求生成的那一刻。Scrapy通过序列化请求对象，并利用指纹算法（如SHA1或MD5）生成一串唯一的字符串，这个过程被称为计算请求指纹。 b. request_fingerprint允许开发者自定义生成指纹的算法。虽然Scrapy默认使用SHA1，开发者可以选择MD5，或者任何其他的哈希函数来满足特定的去重需求。

去重机制对Scrapy的整体性能至关重要。通过BaseDupeFilter和request_fingerprint的有效配合使用，开发者可以确保爬虫在面对广阔且复杂的网络世界时，仍能保持最优的性能。这种去重策略在处理海量数据的电商平台、新闻聚合、社交媒体监听等多种场景中表现优异。

例如，在电商数据抓取中，商品页面随时都会更新，但URL可能保持不变。在这种情况下，如果没有有效的去重策略，爬虫可能会重复爬取相同页面，造成资源浪费。通过自定义request_fingerprint，可以考虑页面内容的变更来更新指纹，从而避免重复爬取。

在分布式爬虫系统中，去重机制尤为重要。因为在分布式环境中各个爬虫节点需要共享已爬取的请求信息，避免重复工作。通过扩展BaseDupeFilter，可以将去重状态存储在中央数据库或某种类型的缓存系统（如Redis）中，保证了整个爬虫系统去重逻辑的统一和数据的实时同步。

此外，去重机制在性能方面同样表现突出。正确地运用去重逻辑能够大量减少不必要的HTTP请求次数，减少给目标站点造成过大负载，防止可能由此引起的IP封锁。通过监测拉取新URL与重复URL的比率，开发者能够调整其去重算法，以实现爬虫抓取效率与去重性能之间的最佳平衡。

Scrapy通过其灵活的去重机制，为开发者提供了高效的网络数据爬取工具。在设计去重策略时，需要平衡记忆占用、计算复杂性以及特定爬取任务的需求。通过适当配置BaseDupeFilter和request_fingerprint，Scrapy的去重机制可以有效地支持爬虫的持续运行，并提供准确可靠的数据抓取结果。

2.BaseDupeFilter

当我们讨论网络爬虫在信息获取过程中面临的问题时，去重策略的论述几乎总是必不可少的。在Scrapy中，BaseDupeFilter作为这一策略的核心组成部分，承担着构建防线的重要任务。下文将详细解析BaseDupeFilter如何在Scrapy的体系结构中为去重策略提供坚实基础，并介绍如何通过其丰富的接口为特定的爬虫任务实现高度定制的去重行为。

A. BaseDupeFilter结构解析

类结构与方法 BaseDupeFilter是Scrapy框架中去重组件的基类，定义了去重过滤器必须实现的方法和属性。它不仅具备了创建去重指纹、判断请求是否重复的基础构架，还提供了方法供子类实现和扩展去重逻辑。这些方法包括：初始化去重设置、添加新指纹、判断请求是否是重复的，以及清理资源等。我们可以通过继承BaseDupeFilter并重写这些方法来为特定的爬虫实现个性化的去重逻辑。
与Scrapy引擎的联系 Scrapy引擎在运行过程中，会不断发出请求并接受响应，BaseDupeFilter正是连接在引擎和调度器之间的纽带。在调度器调度请求前，BaseDupeFilter会介入判断请求是否是重复的。如果是，则该请求不会进入爬虫的下一个阶段，从而保证了Scrapy不会浪费资源去处理相同的内容。

B. 实现细节

BaseDupeFilter如何过滤重复请求在BaseDupeFilter中，去重的核心是维护一个已处理的请求指纹集合。当一个新请求到达时，BaseDupeFilter会使用request_fingerprint方法生成请求的指纹，并检查该指纹是否已存在于集合中，策略简单却高效。如果指纹唯一，则请求被认为是新的，可以继续进行处理；如果指纹已存在，表示请求重复，该请求将被过滤掉。
重载方法以实现特化行为 Scrapy的BaseDupeFilter为那些有特殊需求的用户提供了极大的便利。用户可以通过重载BaseDupeFilter中的方法来实现特定的业务逻辑。例如，有时我们需要根据特定参数或请求响应内容来判断请求是否有效，而不是简单地依赖于URL的差异。在这些情况下，只需简单地重写BaseDupeFilter的一些方法，就可以轻松实现这些个性化的去重逻辑。

为了实践这样的个性化配置，假设我们针对某个电商网站的评论区进行爬取。这个网站的评论很可能在不同的商品页面下重复出现。因此，我们可能需要编写一个去重过滤器，该过滤器不仅要考虑URL的唯一性，还需要检查请求响应内容中的特定标识，如评论的ID。

3. request_fingerprint

在构建Scrapy爬虫时，正确处理请求去重是保证爬虫效能和准确数据采集的关键。Scrapy提供了一个强大的工具来确保请求的唯一性——request_fingerprint。本文将从技术应用和Scrapy性能影响两个角度，深入分析request_fingerprint的工作原理，并以案例和代码的形式揭示其在实际爬虫中的应用。

A. 指纹技术应用

请求规范化处理在生成指纹之前，Scrapy首先需要对请求进行规范化处理。规范化是为了消除URL中因顺序或无关参数变化所造成的假性差异，以确保相互之间本质上相同的请求都能生成相同的指纹。

案例讲解：对于URLhttp://example.com/items?ref=advertising&page=1和http://example.com/items?page=1&ref=advertising，虽然查询参数的顺序不同，但它们应该被视为相同的请求。

代码示例：

from scrapy.utils.request import canonicalize_url, request_fingerprinturl1 = 'http://example.com/items?ref=advertising&page=1'
url2 = 'http://example.com/items?page=1&ref=advertising'# 规范化URL
canonicalized_url1 = canonicalize_url(url1)
canonicalized_url2 = canonicalize_url(url2)print(canonicalized_url1 == canonicalized_url2)  # 结果为True# 计算请求指纹
fingerprint1 = request_fingerprint(canonicalized_url1)
fingerprint2 = request_fingerprint(canonicalized_url2)print(fingerprint1 == fingerprint2)  # 结果为True，指纹相同

影响指纹的组成部分 Scrapy的request_fingerprint不仅考虑URL，还包括了HTTP方法、请求正文等其他因素，以生成全面反映请求唯一性的指纹。

案例讲解：对于需要POST方法提交数据的请求，URL相同但正文内容不同的请求应该被当做不同请求对待。

代码示例：

from scrapy.http import Request
from scrapy.utils.request import request_fingerprint# 创建POST请求
request1 = Request(url='http://example.com/items', method='POST', body='data=1')
request2 = Request(url='http://example.com/items', method='POST', body='data=2')# 计算请求指纹
fingerprint1 = request_fingerprint(request1)
fingerprint2 = request_fingerprint(request2)print(fingerprint1 != fingerprint2)  # 结果为True，指纹不同

B. 对Scrapy性能的影响

保持唯一性与计算代价的平衡生成指纹在确保请求唯一性方面扮演了重要角色，但这也需要计算资源。因此，保持计算效率和去重效果之间的平衡是至关重要的。

案例讲解：对频繁访问的大规模网站采用hash算法生成指纹时，需要权衡计算指纹消耗的CPU资源和内存资源以及防止重复请求的需求。

代码示例：

# ... (在Scrapy项目的settings.py文件中配置)
# 使用较快的hash函数来生成指纹可以减少CPU的使用
DUPEFILTER_CLASS = 'scrapy.dupefilters.RFPDupeFilter'

指纹生成优化策略对于大规模爬虫项目，优化request_fingerprint的生成过程是提升效率的关键步骤。根据项目的特定场景，可以选择实施各种优化策略。

案例讲解：如果网站的某些参数不会影响所访问的内容，可以在生成指纹前将这些参数排除掉，以简化指纹的复杂性，加快去重过程。

代码示例：

from w3lib.url import url_query_cleaner
from scrapy.utils.request import request_fingerprintdef filtered_request_fingerprint(request):# 移除URL中的某些查询参数clean_url = url_query_cleaner(request.url, parameter_names_to_remove=['utm_source', 'utm_medium'])# 创造出经过筛选的请求filtered_request = request.replace(url=clean_url)return request_fingerprint(filtered_request)# 使用定制的指纹生成函数来进行去重

我们不难看出request_fingerprint在Scrapy去重机制中占据着核心地位，且它的优化对整体性能有着直接的影响。

总结：

深入探讨了Scrapy框架内实现请求去重的关键机制，包括BaseDupeFilter基础去重类和request_fingerprint请求指纹函数。作为去重策略的核心，这两个组件确保爬虫在抓取过程中不会重复处理相同的页面，从而优化了网络资源的使用，并提高爬虫的效率。

文章首先介绍了Scrapy去重处理流程的重要性，并分析了去重动作机制如何在Scrapy内部进行协调工作，去重机制起到了哪些关键作用，并且在工作流中是如何应用的。接着，以BaseDupeFilter为例，详细介绍了去重过滤器的结构和实现细节，突出它如何过滤重复请求，及其在自定义去重行为的灵活性。

进一步，本文详述了request_fingerprint的技术应用，包括其在请求规范化处理和计算生成请求指纹中的作用。文章通过具体案例和代码实例展示了如何利用去重机制提高Scrapy爬虫的性能，特别是在面对大规模网站抓取任务时，如何平衡唯一性保持和计算代价，以及如何优化指纹生成策略来加快去重过程。

文章最后强调了去重对于提高Scrapy爬虫性能的重要性，并且解释了如何根据特定的爬虫任务需求，合理配置BaseDupeFilter和request_fingerprint来实现高效且精准的数据抓取。通过这些深入的分析和示例，本文为开发者提供了宝贵的参考，帮助他们构建出更加高效的Scrapy爬虫项目。