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一个基于 Scrapy 的优酷资讯视频爬虫

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环境依赖

语言: Pyhton 3

对于 Windows 平台, 建议在安装时勾选 Add Python 3.x to PATH , 或者设置环境变量以通过命令行直接使用 Python.

框架: Scrapy 1.5

对于 Windows 平台, 建议使用 Anaconda (或 Miniconda) 的 conda install -c conda-forge scrapy 而不是 pip3 install , 以避免可能出现的依赖问题.

其他

  • PyMongo , 用于将视频信息写入 MongoDB 数据库;
  • Pillow , 用于处理视频封面图片.

可通过 pip3 install pymongo pillow 安装这两个依赖.

系统架构

英文原文参见 Scrapy 官方文档的 Architecture overview(架构概览) 章节.

Scrapy 系统架构图

图 1. Scrapy 架构概览及其数据流向

基本概念

图 1 中蓝色方框

Requests and Responses

Scrapy 使用 Requests(请求) 与 Responses(响应) 爬取网站. 对网站发出特定的请求, 并将得到的响应返回, 从而实现数据的爬取.

参见本文档 数据流向 章节及官方文档 Requests and Responses 章节.

Items

Sccrapy 提供 Item 类来结构化爬取到的数据. Item 提供了类字典(dict)的 API, 并且可以很方便的声明字段.

参见 本文档 数据结构 章节及官方文档 Items 章节.

数据流向

Scrapy 中的数据流向(图 1 中红色箭头)由 Execution Engine(执行引擎) 控制, 如下所示:

  1. Engine 从 Spider 获取要爬取的初始 Requests(请求).

  2. Engine 在 Scheduler(调度器) 中安排请求, 并要求下一个要爬取的 Requests.

  3. Scheduler 将下一个 Requests 返回给 Engine.

  4. Engine 通过 Downloader Middlewares(下载器中间件) 将 Requests 发送到 Downloader(下载器).
    (参见 DownloaderMiddleware.process_request())

  5. 页面下载完毕, Downloader 生成一个该页面的 Response(响应)，并将其通过 Downloader Middlewares 发送给 Engine.
    (参见 DownloaderMiddleware.process_response())

  6. Engine 从 Downloader 收到 Response 并通过 Spider Middlewares(蜘蛛中间件) 发送给 Spider 进行处理.
    (参见 SpiderMiddleware.process_spider_input())

  7. Spider 对 Response 进行处理, 将爬取到的 Item 和需要跟进的新 Requests 返回给 Engine.
    (参见 SpiderMiddleware.process_spider_output())

  8. Engine 将爬取到的 Item 发送给 Item Pipelines, 然后将处理后的 Requests 发送给 Scheduler 并要求可能的下一个要爬取的 Requests.

  9. 重复该流程(从第一步)直到 Scheduler 中没有更多的 Requests.

数据结构

爬取信息的数据结构在 items.py 中定义.

视频信息

dict in Python / Document in MongoDB

Key Type in Python Type in MongoDB 含义
url str String 页面链接
vid str String 唯一识别码
time str String 时长
title str String 标题
subtitle str String 副标题
stat_play str String 播放量
stat_cmt str String 评论量
category str String 分类
channel_name str String 频道名称
channel_link str String 频道链接
comment_num int Int32 评论数目
comment_hot list of int Array of Int64 热评ID列表
comment_list list of dict Array of Object 所有评论列表(嵌套若干评论信息)
thumb_url str String 缩略图下载链接
thumb_path str String 缩略图本地路径
file_urls list of str Array of String 分段视频文件下载链接列表
file_paths list of str Array of String 分段视频文件本地路径列表

评论信息

dict in Python / Object in MongoDB

Key Type in Python Type in MongoDB 含义
id int Int64 唯一识别码
time int Int64 发布时间戳
user int Int32 发布用户ID
num_up int Int32 点赞数
num_down int Int32 点踩数
num_reply int Int32 回复数
content str String 评论内容

信息解析

信息解析规则及具体处理在 spider.py 中定义.

目录页面

优酷资讯频道目录页面的解析在 parse_basic() 中定义, 规则如下图以"今日热门"目录页面为例.

目录页面解析规则示例

图 2. 目录页面解析规则示例

目录翻页

如 图 2 中所示, 每个目录页面共15个视频, 通过递归调用 parse_basic() 继续解析下一页的链接实现向下翻页.

目录页面翻页示例

图 3. 目录页面翻页示例

视频页面

优酷资讯频道视频页面的解析在 parse_detail() 中定义, 规则如下图以 图 2 中的视频页面为例.

视频页面解析规则示例

图 4. 视频页面解析规则示例

分段文件

每个视频对应的分段文件下载链接列表 file_urls 从优酷的 UPS 接口解析获取, 详见 parse_file().

UPS 接口链接

以上文的视频为例, 优酷的 UPS 链接格式如下:

https://ups.youku.com/ups/get.json?callback=json&vid=XMzY3OTc2NjAyOA&ccode=0503&client_ip=192.168.1.1&client_ts=1527072900&utid=OMofE8kM4gMCARueFdD7Bexs&ckey=DIl58SLFxFNndSV1GFNnMQVYkx1PP5tKe1siZu%2F86PR1u%2FWh1Ptd%2BWOZsHHWxysSfAOhNJpdVWsdVJNsfJ8Sxd8WKVvNfAS8aS8fAOzYARzPyPc3JvtnPHjTdKfESTdnuTW6ZPvk2pNDh4uFzotgdMEFkzQ5wZVXl2Pf1%2FY6hLK0OnCNxBj3%2Bnb0v72gZ6b0td%2BWOZsHHWxysSo%2F0y9D2K42SaB8Y%2F%2BaD2K42SaB8Y%2F%2BahU%2BWOZsHcrxysooUeND

直接访问该链接将会返回错误, 提示"客户端无权播放", 详见后文.

UPS 接口链接的拼接参见 get_ups_url().

查询参数

参数名称 参数含义 填入内容
callback 回调函数 json
vid 视频唯一识别码 视频信息中的vid
ccode 客户端类型代码 根据优酷封锁情况不同需要调整, 如 0502, 0503, 0510 等.
client_ip 客户端 IP 192.168.1.1
client_ts 客户端时间戳 并未受限, 可填入任意时间, 如 1527072900.
utid Cookies 中的 CNA 验证 应未受限, 可填入任意有效值, 如 OMofE8kM4gMCARueFdD7Bexs.
ckey 加密验证密钥 很难破解, 但可填入任意有效值, 共 240 字符.

请求参数

在调试过程中发现, 即使查询参数均已填写, 仍然得到错误的返回数据. 结论是还需要在向 UPS 接口发送请求时加上请求参数 Referer 和 P_sck. 调试日志参见下面的 图 5 和 图 6.

无请求参数访问 UPS 接口

图 5. 无请求参数访问 UPS 接口示例

如上图所示, 无请求参数访问时, UPS 接口返回错误提示"客户端无权播放".

带请求参数访问 UPS 接口

图 6. 带请求参数访问 UPS 接口示例

如上图所示, 当带有上文两个请求参数访问时, UPS 接口返回正确数据.

下载地址解析

在上文中的请求参数和查询参数均通过验证后, 我们可以从 UPS 接口获取到正确的返回数据, 其中包含视频对应的分段文件的真实下载地址.

结合 图 6 我们可以看到, 返回数据整体由 json() 包括其中. 故只需将 Response 文本稍加处理(截取最外层一对圆括号中的字符串), 便能的到其中的 JSON 结构数据, 然后通过 json.loads 将其解码为 Python 的 dict 对象进行解析.

UPS 接口返回的流媒体分段文件下载地址

图 7. UPS 接口返回的流媒体分段文件下载地址

评论列表

每个视频对应的所有评论列表 comment_list 从优酷的评论接口解析获取, 详见 parse_comment().

评论接口链接

仍以上文中 vid 为 XMzY3OTc2NjAyOA 的视频为例, 优酷评论接口链接格式如下:

与 UPS 接口的严格验证不同, 评论接口的验证相对宽松, 各查询参数使用固定值即可返回正确数据.

https://p.comments.youku.com/ycp/comment/pc/commentList?jsoncallback=n_commentList&app=100-DDwODVkv&objectId=XMzY3OTc2NjAyOA&objectType=1&listType=0&currentPage=1&pageSize=30&sign=df030fad8c097139f7fd726e85f63339&time=1526430304

其中:

  • objectId 对应每个视频信息中的 vid ;
  • currentPage 是当前访问的接口链接是总页数中的第几页(总页数在返回的数据中, 见后文);
  • 其他参数均采用固定值, 经测试并未受限.

评论接口链接的拼接参见 get_cmt_url().

评论信息解析

评论接口返回的评论信息

图 8. 评论接口返回的评论信息

如图所示, 评论接口返回数据是 JSON 结构, 同样通过 json.loads 解码为 dict 对象进行解析.

评论接口翻页

评论接口翻页方式与前文中的目录页面翻页相比更简单, 只需获取当前页码 currentPage 和总页数 totalPage 即可. 然后同样通过递归调用 parse_comment() 实现评论翻页,

评论接口翻页

图 9. 评论接口翻页

数据输出

爬取到的所有数据的输出均在 pipelines.py 中定义, 另有一部分配置写在 settings.py 中.

视频封面和分段文件

封面图片和分段文件通过 Scrapy 的 MediaPipeline 进行下载, 详见官方文档的 Downloading and processing files and images(下载和处理文件及图片) 章节.

自定义下载路径及命名

MediaPipline 默认的保存路径即为 settings.py 中配置的 FILES_STORE 及 IMAGES_STORE, 并以下载 URL 的 SHA1 哈希值命名. 为了让后续的文件访问更方便, 我们自 ImagesPipeline 和 FilesPipeline 继承自定义的 Pipeline, 并在其中重写 file_path() 函数, 以 vid 作为路径保存文件. 下载结果示例见下图.

下载目录结构及文件命名

图 10. 下载目录结构及文件命名

绝大部分资讯视频因时长较短只有一个分段文件, 即 0.mp4.

视频信息输出至数据库

视频信息(详见 数据结构 章节)的输出参见官方文档的 Write items to MongoDB(将 Items 写入 MongoDB) 章节.

存储在 MongoDB 数据库中的视频信息

图 11. 存储在 MongoDB 数据库中的视频信息

已知问题

分段文件下载失败

在测试"今日热门"分类目录共 67 页(1005个视频)的视频分段文件时, 得到 9 个 302 错误码和 8 个 502 错误码, 详见日志摘要.

...
2018-06-05 21:16:36 [scrapy.core.engine] DEBUG: Crawled (302) <GET http://221.181.201.136/67741E3E50A398292ED16764B8/03000A01005AC60F68EACED38C66A9F5679B70-511D-44B6-A9FC-95535173BC24.mp4?ccode=0503&duration=201&expire=18000&psid=5bc947f4478922eeb6de722ca03ea779&sp=&ups_client_netip=700a837f&ups_ts=1528204591&ups_userid=&utid=OMofE8kM4gMCARueFdD7Bexs&vid=XMzUxNjY5NTY0MA%3D%3D&vkey=Bf17dfeb5da15a36d1e4076728aa78cf7> (referer: None) ['partial']
2018-06-05 21:16:36 [scrapy.pipelines.files] WARNING: File (code: 302): Error downloading file from <GET http://221.181.201.136/67741E3E50A398292ED16764B8/03000A01005AC60F68EACED38C66A9F5679B70-511D-44B6-A9FC-95535173BC24.mp4?ccode=0503&duration=201&expire=18000&psid=5bc947f4478922eeb6de722ca03ea779&sp=&ups_client_netip=700a837f&ups_ts=1528204591&ups_userid=&utid=OMofE8kM4gMCARueFdD7Bexs&vid=XMzUxNjY5NTY0MA%3D%3D&vkey=Bf17dfeb5da15a36d1e4076728aa78cf7> referred in <None>
...
2018-06-05 21:12:01 [scrapy.core.engine] DEBUG: Crawled (502) <GET http://111.1.52.137/69752A10D023671972D603D52/03000A01005AD57C7D5C0E635A5E98067A1EFD-DCA0-9BDC-A0A2-F6653C38A65D.mp4?ccode=0503&duration=67&expire=18000&psid=88f75bd75942d75739e26449c37ee038&sp=&ups_client_netip=700a837f&ups_ts=1528204291&ups_userid=&utid=OMofE8kM4gMCARueFdD7Bexs&vid=XMzU0MjM4ODA1Ng%3D%3D&vkey=Bb468251f743c94b8e538ac4fbb2b4c04&s=efbfbdda9837efbfbdef> (referer: None)
2018-06-05 21:12:01 [scrapy.pipelines.files] WARNING: File (code: 502): Error downloading file from <GET http://111.1.52.137/69752A10D023671972D603D52/03000A01005AD57C7D5C0E635A5E98067A1EFD-DCA0-9BDC-A0A2-F6653C38A65D.mp4?ccode=0503&duration=67&expire=18000&psid=88f75bd75942d75739e26449c37ee038&sp=&ups_client_netip=700a837f&ups_ts=1528204291&ups_userid=&utid=OMofE8kM4gMCARueFdD7Bexs&vid=XMzU0MjM4ODA1Ng%3D%3D&vkey=Bb468251f743c94b8e538ac4fbb2b4c04&s=efbfbdda9837efbfbdef> referred in <None>
...
'downloader/response_status_count/302': 9,
'downloader/response_status_count/502': 8,
'file_count': 2061,
'file_status_count/downloaded': 2061,
...

上面的 2061 个下载成功的文件中, 应有 1005 个是视频封面, 其余的 1056 个是下载成功的分段文件, 另外 17 个则是由于 302 和502 错误码下载失败的分段文件.

频道链接获取失败

...
2018-06-05 21:15:19 [scrapy.core.scraper] ERROR: Spider error processing <GET https://v.youku.com/v_show/id_XMzM5ODg0MjQ0OA> (referer: https://news.youku.com/index/jrrm/_page225659_41_cmodid_225659)
Traceback (most recent call last):
  File "c:\dev\python\python36\lib\site-packages\scrapy\utils\defer.py", line 102, in iter_errback
    yield next(it)
  File "c:\dev\python\python36\lib\site-packages\scrapy\spidermiddlewares\offsite.py", line 30, in process_spider_output
    for x in result:
  File "c:\dev\python\python36\lib\site-packages\scrapy\spidermiddlewares\referer.py", line 339, in <genexpr>
    return (_set_referer(r) for r in result or ())
  File "c:\dev\python\python36\lib\site-packages\scrapy\spidermiddlewares\urllength.py", line 37, in <genexpr>
    return (r for r in result or () if _filter(r))
  File "c:\dev\python\python36\lib\site-packages\scrapy\spidermiddlewares\depth.py", line 58, in <genexpr>
    return (r for r in result or () if _filter(r))
  File "D:\DEV\PY\YoukuNews\YoukuNews\spiders\spider.py", line 54, in parse_detail
    video['channel_link'] += channel.xpath('./@href').re_first(r'//i.youku.com/i/[A-Za-z0-9]+')
TypeError: must be str, not NoneType
...
'spider_exceptions/TypeError': 1,
...

该错误经测试发现在 1005 个视频的批量爬取中随机复现, 频度大概在 1~3 次左右. 且在随后针对出错的视频信息单独的手动调试中并未复现.

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