很新的搜索引擎技術(shù)(搜索引擎分類)

網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)是搜索引擎體系結(jié)構(gòu)中更為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)技術(shù)。通過網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)，我們可以將互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)百億的網(wǎng)頁保存到本地，并形成鏡像文件，為整個搜索引擎提供數(shù)據(jù)支持。

1.網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)的基本工作流程和基礎(chǔ)設(shè)施

網(wǎng)絡(luò)爬蟲獲取網(wǎng)頁信息的方式和我們通常使用瀏覽器訪問網(wǎng)頁的工作原理完全一樣。它們都是根據(jù)協(xié)議獲得的，其過程主要包括以下步驟：

1)連接DNS域名服務(wù)器，對待抓取的URL進行域名解析(URL-IP)；

2)根據(jù)協(xié)議，發(fā)送請求獲取網(wǎng)頁內(nèi)容。

一個完整的網(wǎng)絡(luò)爬蟲基本框架如下圖所示：

整個架構(gòu)有以下流程：

1)需求方提供待抓取的種子URL列表，并根據(jù)提供的URL列表和對應(yīng)的優(yōu)先級(先到先得)建立待抓取的URL隊列；

2)根據(jù)要抓取的URL隊列排名抓取網(wǎng)頁；

3)將獲取的網(wǎng)頁內(nèi)容和信息下載到本地網(wǎng)頁數(shù)據(jù)庫，建立抓取的網(wǎng)址列表(用于去重和判定抓取過程)；

4)將抓取的網(wǎng)頁放入網(wǎng)址隊列中抓取，并進行循環(huán)抓取操作；

2.網(wǎng)絡(luò)爬蟲的爬行策略

在爬蟲系統(tǒng)中，待抓取的URL隊列是一個重要的組成部分。URL隊列中要抓取的URL按照什么順序排列也是一個很重要的問題，因為這涉及到先抓取哪個頁面，后抓取哪個頁面。確定這些網(wǎng)址順序的方法叫做爬行策略。以下重點介紹幾種常見的爬網(wǎng)策略：

1)深度優(yōu)先遍歷策略

深度優(yōu)先遍歷策略很好理解，和我們有向圖中的深度優(yōu)先遍歷是一樣的，因為網(wǎng)絡(luò)本身就是一個圖模型。深度優(yōu)先遍歷的思想是從一個開始的網(wǎng)頁開始抓取，然后按照鏈接一個一個的抓取，直到不能進一步抓取，然后返回到上一個網(wǎng)頁繼續(xù)跟蹤鏈接。

有向圖中深度優(yōu)先搜索的示例如下：

上圖左圖是有向圖示意圖，右圖是深度優(yōu)先遍歷的搜索過程示意圖。深度優(yōu)先遍歷的結(jié)果是：

2)廣度優(yōu)先搜索策略

廣度優(yōu)先搜索和深度優(yōu)先搜索的工作方式正好相反。這個想法是把新下載的網(wǎng)頁中找到的鏈接直接插入到要抓取的URL隊列的末尾。也就是說，網(wǎng)絡(luò)爬蟲將首先抓取起始網(wǎng)頁中的所有鏈接網(wǎng)頁，然后選擇其中一個鏈接網(wǎng)頁，并繼續(xù)抓取該網(wǎng)頁中的所有鏈接網(wǎng)頁。

上圖是上例有向圖的廣度優(yōu)先搜索流程圖，遍歷結(jié)果如下：

v1v2v3v4v5v6v7v8

從樹的結(jié)構(gòu)來看，圖的廣度優(yōu)先遍歷是樹的層次遍歷。

3)反向鏈路搜索策略

反向鏈接數(shù)是指一個網(wǎng)頁被其他網(wǎng)頁指向的鏈接數(shù)。反向鏈接的數(shù)量表示網(wǎng)頁內(nèi)容被其他人推薦的程度。因此，在很多情況下，搜索引擎的爬行系統(tǒng)會使用這個索引來評估網(wǎng)頁的重要性，從而確定不同網(wǎng)頁的爬行順序。

在真實的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，因為廣告鏈接和欺騙鏈接的存在，反向鏈接的數(shù)量不能完全等到我和他的重要性。所以搜索引擎往往會考慮一些可靠的反向鏈接。

4)大站優(yōu)先戰(zhàn)略

URL隊列中所有待抓取的網(wǎng)頁都是根據(jù)所屬網(wǎng)站進行分類的。對于需要下載大量頁面的網(wǎng)站，先下載。這種策略因此被稱為大站優(yōu)先策略。

5)其他搜索策略

一些常用的爬蟲搜索輔助率還包括部分頁面排名搜索策略(根據(jù)頁面排名分?jǐn)?shù)確定下一個被爬行的網(wǎng)址)和OPIC搜索策略(這也是一種重要性)。很后，必須指出的是，我們可以根據(jù)自己的需要設(shè)置抓取網(wǎng)頁的時間間隔，這樣就可以保證一些基礎(chǔ)網(wǎng)站或者活動網(wǎng)站不會被遺漏。

3.網(wǎng)絡(luò)爬蟲更新策略

互聯(lián)網(wǎng)是實時變化的，非常動態(tài)。網(wǎng)頁更新策略主要是決定何時更新之前下載的頁面。有三種常見的更新策略：

1)歷史參考策略

顧名思義，根據(jù)頁面過去的歷史更新數(shù)據(jù)，猜測頁面未來的變化時間。一般來說，泊松過程用于建模和猜測。

2)用戶體驗策略

雖然搜索引擎對于某個查詢條件可以返回大量的結(jié)果，但是用戶往往只關(guān)注結(jié)果的前幾頁。所以爬行系統(tǒng)可以先更新查詢結(jié)果前幾頁的網(wǎng)頁，再更新后面的網(wǎng)頁。這種更新策略也需要歷史信息。用戶體驗策略保留網(wǎng)頁的多個版本歷史，根據(jù)過去每次內(nèi)容變化對搜索質(zhì)量的影響獲得一個平均值，并以此值作為決定何時重新抓取的依據(jù)。

3)整群抽樣策略

上面提到的兩種更新策略都有一個前提：需要網(wǎng)頁的歷史信息。有兩個問題：第一，假如系統(tǒng)為每個系統(tǒng)保存多個版本的歷史信息，無疑會增加很多系統(tǒng)負(fù)擔(dān)；第二，假如新網(wǎng)頁完全沒有歷史信息，就無法確定更新策略。

按照這種策略，網(wǎng)頁有很多屬性，屬性相似的網(wǎng)頁更新頻率可以認(rèn)為是相似的。要計算某一類網(wǎng)頁的更新頻率，我們只需要對這一類網(wǎng)頁進行抽樣，把它們的更新周期作為整個類別的更新周期。基本思路如下：

4.分布式捕捉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一般來說，爬行系統(tǒng)需要面對整個互聯(lián)網(wǎng)上億個網(wǎng)頁。單個爬蟲是不可能完成這樣的任務(wù)的。通常需要多個爬蟲一起處理。一般來說，抓取系統(tǒng)往往是一個分布式的三層結(jié)構(gòu)。如圖所示：

底層是分布在不同地理位置的數(shù)據(jù)中心。每個數(shù)據(jù)中心有幾個爬行服務(wù)器，每個爬行服務(wù)器上可以部署幾個爬行程序。這構(gòu)成了一個基本的分布式爬行系統(tǒng)。

對于數(shù)據(jù)中心中的不同服務(wù)器，有幾種方式可以協(xié)同工作：

1)主從

主從基本結(jié)構(gòu)如圖所示：

對于主從模式，有一個專門的主服務(wù)器來維護要抓取的URL隊列，負(fù)責(zé)每次將URL分發(fā)到不同的從服務(wù)器，而從服務(wù)器負(fù)責(zé)實際的網(wǎng)頁下載。主服務(wù)器不僅維護要抓取的網(wǎng)址隊列并分發(fā)網(wǎng)址，還調(diào)解從服務(wù)器的負(fù)載。以防某些從屬服務(wù)器太閑或太累。

在這種模式下，Master往往成為系統(tǒng)的瓶頸。

2)點對點

該方程的基本結(jié)構(gòu)如圖所示：

在這種模式下，所有爬行服務(wù)器之間的分工沒有區(qū)別。每一個抓取服務(wù)器都可以從要抓取的URL隊列中獲取URL，然后對URL的主域名H進行哈希運算，然后計算Hmodm(其中m是服務(wù)器的個數(shù)，比如上圖中m是3)，計算出來的個數(shù)就是處理URL的主機個數(shù)。

示例：假設(shè)對于URL計算器哈希值H=8，m=3，然后Hmodm=2，因此編號為2的服務(wù)器將獲取鏈接。假設(shè)此時服務(wù)器0獲得了URL，它將URL傳輸?shù)椒?wù)器2，然后服務(wù)器2對其進行爬網(wǎng)。

此模式有問題。當(dāng)服務(wù)器崩潰或添加新服務(wù)器時，所有網(wǎng)址的哈希余數(shù)結(jié)果都會改變。也就是說，這種方法擴展性差。針對這種情況，提出了另一種改進方案。這種改進的方案是一致哈希法來確定服務(wù)器的分工。其基本結(jié)構(gòu)如圖所示：

一致哈希對一個網(wǎng)址的主域名進行哈希處理，并將其映射到0-232范圍內(nèi)的一個數(shù)字。該范圍平均分配給m臺服務(wù)器，根據(jù)URL主域名哈希值的范圍判定使用哪臺服務(wù)器進行爬行。

假如某個服務(wù)器出現(xiàn)了問題，應(yīng)該負(fù)責(zé)這個服務(wù)器的網(wǎng)頁就會順時針延期，被下一個服務(wù)器抓取。這樣，假如一個服務(wù)器及時出了問題，也不會影響其他工作。天線貓

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