爬虫项目7 Scrapy: 此项目中的目标网址具有登录验证+IP封锁+帐号封锁，3种反爬手段，利用IP池，帐号池，和模拟登录技术，结合scapy成功实现大规模数据爬取。

# scrapy

## 背景介绍

scrapy是python爬虫生态中最流行的框架，架构清晰，拓展性强，通常我们使用requests或aiohttp实现整个爬虫逻辑，但整个过程中其实有很多步骤是重复的，即然如此，我们完全可以吧这些步骤的逻辑抽离出来，把通用的功能做成一个又一个的通用组件。

scrapy框架的架构，如图所示：

![IMG20220504133032](https://cthousand-pic-save.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202205041335833.jpg)

* Engine：框架的中央处理器，负责数据的流转和逻辑的处理
* Item：抽象数据结构，爬取的数据会被赋值成Item对象，每个Item对象就是一个类，定义了爬虫结果的数据字段。
* Scheduler:调度器，用来接收Engine发过来的Request并将其加入队列，同时也可以将Request发回给Engine供Dowmloader执行，主要维护Request的调度逻辑，比如先进先出，先进后出，优先级进出等待。
* Spiders：可以对应多个Spider，每个Spider里面定义了站点的爬取逻辑和页面的解析规则，主要负责解析响应并生成Item和新的请求然后并发给Engine处理
* Downloaer:下载器，主要负责完成'向服务器发送请求，然后拿到响应'的过程，响应的数据会再发给Engine处理
* Item Pipeline：项目管道，主要负责处理由Spider从页面中抽取的Item，做一些数据清洗，验证和存储等工作。
* Downloader Middlewares：下载器中间件，负责Downloader和Engine之间的request和response的处理过程。
* Spider Middlewares：蜘蛛中间件，主要负责Spider和Engine之间的Item，request和response的处理过程。

## 目的明确

本次我们需要爬取的站点为:<a>https://antispider7.scrape.center/ </a>,这个站点需要登录才能爬取，登录之后（帐号和密码均是admin），我们便可以看到如下画面：

![image-20220504135638726](https://cthousand-pic-save.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202205041356760.png)

这里是一些书籍信息，我们需要进入每一本书对应的详情页，将改本书的信息爬取下来，总数接近1万本。需要将数据保存至本地mongodb数据库中。交付结果如下图：
![image-20220504142257794](https://cthousand-pic-save.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202205041422829.png)

这个站点设置了如下的一些反爬措施，但个账号每5分钟内最多访问页面10次，平均下载每分钟最多访问2次，超过则被封号；此外站点还设置了IP的封禁，同样每5分钟最多访问10次。

主要面临两个障碍：

* 封禁帐号：应对策略是帐号池，每个请求，从帐号池中随机选择一个帐号请求，从而降低帐号被封禁的概率
* 封禁IP：应对策略是IP代理，采用付费代理中隧道代理，每次请求都是一个不同IP，从而降低IP被封禁的概率

## 方法分析

1. 用帐号登录后，列表页url分析：![image-20220504140346682](https://cthousand-pic-save.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202205041403716.png)

![](https://cthousand-pic-save.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202205041404732.png)
   ajax请求，url中无加密参数，接下来查看登录验证方式：![image-20220504140655635](https://cthousand-pic-save.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202205041406668.png)

属于JWT验证，接下来查看详情页url构造方式。

2. 详情页url分析

![](https://cthousand-pic-save.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202205041408884.png)
   ![](https://cthousand-pic-save.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202205041409741.png)
   url中```7952978```属于列表页中的ID。

爬取逻辑已清洗，先从列表页接口获取书籍ID，再根据ID构造详情页接口Url，爬取每一本书的详情；模拟登录是jwt方式，在请求体中加入authorization字段。

## 代码实现

### 主逻辑实现

新建scrapy项目
```scrapy startproject scrapycompositedemo```

进入项目，新建一个spider，名称为book

```scrapy genspider book antispider7.scrape.center```

定义Item，直接和详情页接口返回的字段一致即可，在item.py里面定义一个BookItem，代码如下：

```python
from scrapy import Field, Item
class BookItem(Item):
    authors = Field()
    catalog = Field()
    comments = Field()
    cover = Field()
    id = Field()
    introduction = Field()
    isbn = Field()
    name = Field()
    page_number = Field()
    price = Field()
    published_at = Field()
    publisher = Field()
    score = Field()
    tags = Field()
    translator = Field()
```

spider代码，在book.py中改写代码如下

```python
from scrapy import Request, Spider
from ..items import BookItem
from loguru import logger

class BookSpider(Spider):
    name = 'book'
    allowed_domains = ['antispider7.scrape.center']
    base_url = 'https://antispider7.scrape.center'
    max_page = 512

def start_requests(self):
        for page in range(1, self.max_page+1):
            url = f'{self.base_url}/api/book/?limit=18&offset={(page-1)*18}'
            yield Request(url, callback=self.parse_index)

def parse_index(self, res):
        data = res.json()
        results = data.get('results')
        for result in results:
            id = result.get('id')
            url = f'{self.base_url}/api/book/{id}/'
            yield Request(url, callback=self.parse_detail, priority=2) # priority表示该Requst在调度器中具有优先权

def parse_detail(self, res):
        data = res.json()
        item = BookItem()
        for field in item.fields:
            item[field] = data.get(field)
        yield item
```

### 帐号池实现

定时间隔设置为600s，用redis库的散列表实现，设置三个进程，分别是获取模块、测试模块、接口模块

```python
from concurrent.futures import thread
from redis import StrictRedis
from requests import Session
import requests
from flask import Flask
import random
import time
import re
from multiprocessing import Process

url = 'https://antispider7.scrape.center/api/login'
url_center = 'https://antispider7.scrape.center/api/book/?limit=18&offset=0'
db = StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0,
                 decode_responses=True)
s = Session()
app = Flask(__name__)

def Getcookie():  # 没有cookie就获取cookie并填入
    while True:
        for username in db.hkeys('account'):
            if not db.hexists('cookie', username):
                r = s.post(url=url, data={'username': username,
                                          'password': db.hget('account', username)})
                # for cookie in s.cookies:
                #     result.append(f'{cookie.name}={cookie.value}')
                # result = ';'.join(result)
                print(r.status_code, username)
                result = r.json().get('token', 'fail')
                db.hset('cookie', username, result)

time.sleep(600)

def Testcookie():  # 根据res状态码把库中cookie无效的username键值对删除
    while True:
        if db.hgetall('cookie'):
            print('exist')
        else:
            print('not exist')
            db.hset('cookie', '1', '1')
            print('已创建cookie')
        for username, cookie in db.hgetall('cookie').items():
            res = requests.get(
                url_center, headers={'Authorization': f'jwt {cookie}'}, allow_redirects=False)
            if res.status_code != 200:
                db.hdel('cookie', username)
                print('cookie', username, res.status_code, '已失效！')
            else:
                print('cookie', username, res.status_code, '可用！')
        time.sleep(600)

@app.route('/')  # 接口功能
def cookie_api():
    result = db.hvals('cookie')
    result = [i for i in result if i != '']
    result = random.choice(result)
    return result

def api():
    app.run(threaded=True)

def schedule():
    p1 = Process(target=Getcookie)
    p2 = Process(target=Testcookie)
    p3 = Process(target=api)
    p1.start()
    p2.start()
    p3.start()
    p1.join()
    p2.join()
    p3.join()

if __name__ == '__main__':
    schedule()

```

### 代理池实现

购买快代理的隧道代理服务，结合上文的帐号池，在middlewares中添加如下代码：

```python
import requests
class AuthorizationMiddleware():
    accountpool_url = 'http://127.0.0.1:5000/'
    tunnel = "tps656.kdlapi.com:15818"
    username = "t15160185660737"
    password = "vjopqphj"
    proxies = "http://%(user)s:%(pwd)s@%(proxy)s/" % {
        "user": username, "pwd": password, "proxy": tunnel}

def process_request(self, request, spider):
        with requests.get(self.accountpool_url) as res:
            authorization = res.text
            authorization = f'jwt {authorization}'
            request.headers['authorization'] = authorization # jwt认证参数加入
            request.meta['proxy'] = self.proxies # 代理参数加入
```

### 存储设置

```python
from itemadapter import ItemAdapter
import pymongo

class ScrapycompositedemoPipeline:
    def process_item(self, item, spider):
        return item

class MongoDBPipeline(object):
    @classmethod
    def from_crawler(cls, crawler):
        cls.connect_string = crawler.settings.get('MONGODB_CONNECTION_STRING')
        cls.database = crawler.settings.get('MONGODB_DATABASE')
        cls.collection = crawler.settings.get('MONGODB_COLLECTION')
        return cls()

def open_spider(self, spider):
        self.client = pymongo.MongoClient(self.connect_string)
        self.db = self.client[self.database]

def process_item(self, item, spider):
        self.db[self.collection].update_one(
            {'id': item['id']}, {'$set': dict(item)}, True)
        return item

def close_spider(self, spider):
        self.client.close()
```

### settings设置

```python
ROBOTSTXT_OBEY = False # 不尊从robot协议
CONCURRENT_REQUESTS = 5 # 最大并发数
DOWNLOADER_MIDDLEWARES = {
    'scrapycompositedemo.middlewares.AuthorizationMiddleware': 543 # 下载中间件的优先度设置，最小约靠近engine
}
RETRY_HTTP_CODES = [401, 403, 500, 502, 503, 504] # 重试情况，增加爬取成功率
DOWNLOAD_TIMEOUT = 10 # 请求超时设置
RETRY_TIMES = 10 # 重试次数设置
# mongodb常量设置
MONGODB_CONNECTION_STRING = 'localhost'
MONGODB_DATABASE = 'books'
MONGODB_COLLECTION = 'books'
ITEM_PIPELINES = {
    'scrapycompositedemo.pipelines.MongoDBPipeline': 300 # 数据管道优先度设置，数字越小越靠近engine
}
```

最后，进行项目目录终端，运行如下代码：

```scrapy crawl book```

![image-20220504143813936](https://cthousand-pic-save.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/202205041438988.png)

静待项目爬取完成。

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