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@@ -1,6 +1,6 @@
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## 8.6. 示例: 併發的Web爬蟲
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## 8.6. 示例: 并发的Web爬虫
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在5.6節中,我們做了一個簡單的web爬蟲,用bfs(廣度優先)算法來抓取整個網站。在本節中,我們會讓這個這個爬蟲併行化,這樣每一個彼此獨立的抓取命令可以併行進行IO,最大化利用網絡資源。crawl函數和gopl.io/ch5/findlinks3中的是一樣的。
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在5.6节中,我们做了一个简单的web爬虫,用bfs(广度优先)算法来抓取整个网站。在本节中,我们会让这个这个爬虫并行化,这样每一个彼此独立的抓取命令可以并行进行IO,最大化利用网络资源。crawl函数和gopl.io/ch5/findlinks3中的是一样的。
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<u><i>gopl.io/ch8/crawl1</i></u>
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```go
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@@ -14,7 +14,7 @@ func crawl(url string) []string {
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}
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```
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主函數和5.6節中的breadthFirst(深度優先)類似。像之前一樣,一個worklist是一個記録了需要處理的元素的隊列,每一個元素都是一個需要抓取的URL列表,不過這一次我們用channel代替slice來做這個隊列。每一個對crawl的調用都會在他們自己的goroutine中進行併且會把他們抓到的鏈接發送迴worklist。
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主函数和5.6节中的breadthFirst(深度优先)类似。像之前一样,一个worklist是一个记录了需要处理的元素的队列,每一个元素都是一个需要抓取的URL列表,不过这一次我们用channel代替slice来做这个队列。每一个对crawl的调用都会在他们自己的goroutine中进行并且会把他们抓到的链接发送回worklist。
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```go
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func main() {
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@@ -38,9 +38,9 @@ func main() {
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}
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```
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註意這里的crawl所在的goroutine會將link作爲一個顯式的參數傳入,來避免“循環變量快照”的問題(在5.6.1中有講解)。另外註意這里將命令行參數傳入worklist也是在一個另外的goroutine中進行的,這是爲了避免在main goroutine和crawler goroutine中同時向另一個goroutine通過channel發送內容時發生死鎖(因爲另一邊的接收操作還沒有準備好)。當然,這里我們也可以用buffered channel來解決問題,這里不再贅述。
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注意这里的crawl所在的goroutine会将link作为一个显式的参数传入,来避免“循环变量快照”的问题(在5.6.1中有讲解)。另外注意这里将命令行参数传入worklist也是在一个另外的goroutine中进行的,这是为了避免在main goroutine和crawler goroutine中同时向另一个goroutine通过channel发送内容时发生死锁(因为另一边的接收操作还没有准备好)。当然,这里我们也可以用buffered channel来解决问题,这里不再赘述。
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現在爬蟲可以高併發地運行起來,併且可以産生一大坨的URL了,不過還是會有倆問題。一個問題是在運行一段時間後可能會出現在log的錯誤信息里的:
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现在爬虫可以高并发地运行起来,并且可以产生一大坨的URL了,不过还是会有俩问题。一个问题是在运行一段时间后可能会出现在log的错误信息里的:
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```
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@@ -56,13 +56,13 @@ https://golang.org/blog/
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...
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```
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最初的錯誤信息是一個讓人莫名的DNS査找失敗,卽使這個域名是完全可靠的。而隨後的錯誤信息揭示了原因:這個程序一次性創建了太多網絡連接,超過了每一個進程的打開文件數限製,旣而導致了在調用net.Dial像DNS査找失敗這樣的問題。
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最初的错误信息是一个让人莫名的DNS查找失败,即使这个域名是完全可靠的。而随后的错误信息揭示了原因:这个程序一次性创建了太多网络连接,超过了每一个进程的打开文件数限制,既而导致了在调用net.Dial像DNS查找失败这样的问题。
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這個程序實在是太他媽併行了。無窮無盡地併行化併不是什麽好事情,因爲不管怎麽説,你的繫統總是會有一個些限製因素,比如CPU核心數會限製你的計算負載,比如你的硬盤轉軸和磁頭數限製了你的本地磁盤IO操作頻率,比如你的網絡帶寬限製了你的下載速度上限,或者是你的一個web服務的服務容量上限等等。爲了解決這個問題,我們可以限製併發程序所使用的資源來使之適應自己的運行環境。對於我們的例子來説,最簡單的方法就是限製對links.Extract在同一時間最多不會有超過n次調用,這里的n是fd的limit-20,一般情況下。這個一個夜店里限製客人數目是一個道理,隻有當有客人離開時,才會允許新的客人進入店內(譯註:作者你個老流氓)。
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这个程序实在是太他妈并行了。无穷无尽地并行化并不是什么好事情,因为不管怎么说,你的系统总是会有一个些限制因素,比如CPU核心数会限制你的计算负载,比如你的硬盘转轴和磁头数限制了你的本地磁盘IO操作频率,比如你的网络带宽限制了你的下载速度上限,或者是你的一个web服务的服务容量上限等等。为了解决这个问题,我们可以限制并发程序所使用的资源来使之适应自己的运行环境。对于我们的例子来说,最简单的方法就是限制对links.Extract在同一时间最多不会有超过n次调用,这里的n是fd的limit-20,一般情况下。这个一个夜店里限制客人数目是一个道理,只有当有客人离开时,才会允许新的客人进入店内(译注:作者你个老流氓)。
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我們可以用一個有容量限製的buffered channel來控製併發,這類似於操作繫統里的計數信號量概念。從概念上講,channel里的n個空槽代表n個可以處理內容的token(通行證),從channel里接收一個值會釋放其中的一個token,併且生成一個新的空槽位。這樣保證了在沒有接收介入時最多有n個發送操作。(這里可能我們拿channel里填充的槽來做token更直觀一些,不過還是這樣吧~)。由於channel里的元素類型併不重要,我們用一個零值的struct{}來作爲其元素。
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我们可以用一个有容量限制的buffered channel来控制并发,这类似于操作系统里的计数信号量概念。从概念上讲,channel里的n个空槽代表n个可以处理内容的token(通行证),从channel里接收一个值会释放其中的一个token,并且生成一个新的空槽位。这样保证了在没有接收介入时最多有n个发送操作。(这里可能我们拿channel里填充的槽来做token更直观一些,不过还是这样吧~)。由于channel里的元素类型并不重要,我们用一个零值的struct{}来作为其元素。
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讓我們重寫crawl函數,將對links.Extract的調用操作用獲取、釋放token的操作包裹起來,來確保同一時間對其隻有20個調用。信號量數量和其能操作的IO資源數量應保持接近。
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让我们重写crawl函数,将对links.Extract的调用操作用获取、释放token的操作包裹起来,来确保同一时间对其只有20个调用。信号量数量和其能操作的IO资源数量应保持接近。
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<u><i>gopl.io/ch8/crawl2</i></u>
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```go
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@@ -82,7 +82,7 @@ func crawl(url string) []string {
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}
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```
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第二個問題是這個程序永遠都不會終止,卽使它已經爬到了所有初始鏈接衍生出的鏈接。(當然,除非你慎重地選擇了合適的初始化URL或者已經實現了練習8.6中的深度限製,你應該還沒有意識到這個問題)。爲了使這個程序能夠終止,我們需要在worklist爲空或者沒有crawl的goroutine在運行時退出主循環。
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第二个问题是这个程序永远都不会终止,即使它已经爬到了所有初始链接衍生出的链接。(当然,除非你慎重地选择了合适的初始化URL或者已经实现了练习8.6中的深度限制,你应该还没有意识到这个问题)。为了使这个程序能够终止,我们需要在worklist为空或者没有crawl的goroutine在运行时退出主循环。
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```go
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func main() {
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@@ -111,11 +111,11 @@ func main() {
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}
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```
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這個版本中,計算器n對worklist的發送操作數量進行了限製。每一次我們發現有元素需要被發送到worklist時,我們都會對n進行++操作,在向worklist中發送初始的命令行參數之前,我們也進行過一次++操作。這里的操作++是在每啟動一個crawler的goroutine之前。主循環會在n減爲0時終止,這時候説明沒活可榦了。
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这个版本中,计算器n对worklist的发送操作数量进行了限制。每一次我们发现有元素需要被发送到worklist时,我们都会对n进行++操作,在向worklist中发送初始的命令行参数之前,我们也进行过一次++操作。这里的操作++是在每启动一个crawler的goroutine之前。主循环会在n减为0时终止,这时候说明没活可干了。
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現在這個併發爬蟲會比5.6節中的深度優先蒐索版快上20倍,而且不會出什麽錯,併且在其完成任務時也會正確地終止。
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现在这个并发爬虫会比5.6节中的深度优先搜索版快上20倍,而且不会出什么错,并且在其完成任务时也会正确地终止。
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下面的程序是避免過度併發的另一種思路。這個版本使用了原來的crawl函數,但沒有使用計數信號量,取而代之用了20個長活的crawler goroutine,這樣來保證最多20個HTTP請求在併發。
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下面的程序是避免过度并发的另一种思路。这个版本使用了原来的crawl函数,但没有使用计数信号量,取而代之用了20个长活的crawler goroutine,这样来保证最多20个HTTP请求在并发。
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```go
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func main() {
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@@ -149,16 +149,16 @@ func main() {
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}
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```
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所有的爬蟲goroutine現在都是被同一個channel-unseenLinks餵飽的了。主goroutine負責拆分它從worklist里拿到的元素,然後把沒有抓過的經由unseenLinks channel發送給一個爬蟲的goroutine。
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所有的爬虫goroutine现在都是被同一个channel-unseenLinks喂饱的了。主goroutine负责拆分它从worklist里拿到的元素,然后把没有抓过的经由unseenLinks channel发送给一个爬虫的goroutine。
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seen這個map被限定在main goroutine中;也就是説這個map隻能在main goroutine中進行訪問。類似於其它的信息隱藏方式,這樣的約束可以讓我們從一定程度上保證程序的正確性。例如,內部變量不能夠在函數外部被訪問到;變量(§2.3.4)在沒有被轉義的情況下是無法在函數外部訪問的;一個對象的封裝字段無法被該對象的方法以外的方法訪問到。在所有的情況下,信息隱藏都可以幫助我們約束我們的程序,使其不發生意料之外的情況。
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seen这个map被限定在main goroutine中;也就是说这个map只能在main goroutine中进行访问。类似于其它的信息隐藏方式,这样的约束可以让我们从一定程度上保证程序的正确性。例如,内部变量不能够在函数外部被访问到;变量(§2.3.4)在没有被转义的情况下是无法在函数外部访问的;一个对象的封装字段无法被该对象的方法以外的方法访问到。在所有的情况下,信息隐藏都可以帮助我们约束我们的程序,使其不发生意料之外的情况。
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crawl函數爬到的鏈接在一個專有的goroutine中被發送到worklist中來避免死鎖。爲了節省空間,這個例子的終止問題我們先不進行詳細闡述了。
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crawl函数爬到的链接在一个专有的goroutine中被发送到worklist中来避免死锁。为了节省空间,这个例子的终止问题我们先不进行详细阐述了。
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**練習 8.6:** 爲併發爬蟲增加深度限製。也就是説,如果用戶設置了depth=3,那麽隻有從首頁跳轉三次以內能夠跳到的頁面才能被抓取到。
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**练习 8.6:** 为并发爬虫增加深度限制。也就是说,如果用户设置了depth=3,那么只有从首页跳转三次以内能够跳到的页面才能被抓取到。
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**練習 8.7:** 完成一個併發程序來創建一個線上網站的本地鏡像,把該站點的所有可達的頁面都抓取到本地硬盤。爲了省事,我們這里可以隻取出現在該域下的所有頁面(比如golang.org結尾,譯註:外鏈的應該就不算了。)當然了,出現在頁面里的鏈接你也需要進行一些處理,使其能夠在你的鏡像站點上進行跳轉,而不是指向原始的鏈接。
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**练习 8.7:** 完成一个并发程序来创建一个线上网站的本地镜像,把该站点的所有可达的页面都抓取到本地硬盘。为了省事,我们这里可以只取出现在该域下的所有页面(比如golang.org结尾,译注:外链的应该就不算了。)当然了,出现在页面里的链接你也需要进行一些处理,使其能够在你的镜像站点上进行跳转,而不是指向原始的链接。
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**譯註:**
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拓展閲讀 [Handling 1 Million Requests per Minute with Go](http://marcio.io/2015/07/handling-1-million-requests-per-minute-with-golang/)。
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**译注:**
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拓展阅读 [Handling 1 Million Requests per Minute with Go](http://marcio.io/2015/07/handling-1-million-requests-per-minute-with-golang/)。
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