怎么用Python写一个浏览器集群框架

这是做什么用的

框架用途

在采集大量新闻网站时，不可避免的遇到动态加载的网站，这给配模版的人增加了很大难度。本来配静态网站只需要两个技能点：xpath和正则，如果是动态网站的还得抓包，遇到加密的还得js逆向。

所以就需要用浏览器渲染这些动态网站，来减少了配模板的工作难度和技能要求。动态加载的网站在新闻网站里占比很低，需要的硬件资源相对于一个人工来说更便宜。

实现方式

采集框架使用浏览器渲染有两种方式，一种是直接集成到框架，类似GerapyPyppeteer，这个项目你看下源代码就会发现写的很粗糙，它把浏览器放在_process_request方法里启动，然后采集完一个链接再关闭浏览器，大部分时间都浪费在浏览器的启动和关闭上，而且采集多个链接会打开多个浏览器抢占资源。

另一种则是将浏览器渲染独立成一个服务，类似scrapy-splash，这种方式比直接集成要好，本来就是两个不同的功能，实际就应该解耦成两个单独的模块。不过听前辈说这东西不太好用，会有内存泄漏的情况，我就没测试它。

自己实现

原理：在自动化浏览器中嵌入http服务实现http控制浏览器。这里我选择aiohttp+pyppeteer。之前看到有大佬使用go的rod来做，奈何自己不会go语言，还是用Python比较顺手。

后面会考虑用playwright重写一遍，pyppeteer的github说此仓库不常维护了，建议使用playwright。

开始写代码

web服务

from aiohttp import web

app = web.Application()
app.router.add_view('/render.html', RenderHtmlView)
app.router.add_view('/render.png', RenderPngView)
app.router.add_view('/render.jpeg', RenderJpegView)
app.router.add_view('/render.json', RenderJsonView)

然后在RenderHtmlView类中写/render.html请求的逻辑。/render.json是用于获取网页的某个ajax接口响应内容。有些情况网页可能不方便解析，想拿到接口的json响应数据。

初始化浏览器

浏览器只需要初始化一次，所以启动放到on_startup，关闭放到on_cleanup

c = LaunchChrome()
app.on_startup.append(c.on_startup_tasks)
app.on_cleanup.append(c.on_cleanup_tasks)

其中on_startup_tasks和on_cleanup_tasks方法如下：

async def on_startup_tasks(self, app: web.Application) -> None:
		page_count = 4
		await asyncio.create_task(self._launch())
		app["browser"] = self.browser
		tasks = [asyncio.create_task(self.launch_tab()) for _ in range(page_count-1)]
		await asyncio.gather(*tasks)
		queue = asyncio.Queue(maxsize=page_count+1)
		for i in await self.browser.pages():
				await queue.put(i)
		app["pages_queue"] = queue
		app["screenshot_lock"] = asyncio.Lock()

async def on_cleanup_tasks(self, app: web.Application) -> None:
		await self.browser.close()

page_count为初始化的标签页数，这种常量一般定义到配置文件里，这里我图方便就不写配置文件了。

首先初始化所有的标签页放到队列里，然后存放在app这个对象里，这个对象可以在RenderHtmlView类里通过self.request.app访问到, 到时候就能控制使用哪个标签页来访问链接

我还初始化了一个协程锁，后面在RenderPngView类里截图的时候会用到，因为多标签不能同时截图，需要加锁。

超时停止页面继续加载

async def _goto(self, page: Optional[Page], options: AjaxPostData) -> Dict:
		try:
				await page.goto(options.url,
						waitUntil=options.wait_util, timeout=options.timeout*1000)
		except PPTimeoutError:
				#await page.evaluate('() => window.stop()')
				await page._client.send("Page.stopLoading")
		finally:
				page.remove_all_listeners("request")

有时间页面明明加载出来了，但还在转圈，因为某个图片或css等资源访问不到，强制停止加载也不会影响到网页的内容。

Page.stopLoading和window.stop()都可以停止页面继续加载，忘了之前为什么选择前者了

定义请求参数

class HtmlPostData(BaseModel):
    url: str
    timeout: float = 30
    wait_util: str = "domcontentloaded"
    wait: float = 0
    js_name: str = ""
    filters: List[str] = []
    images: bool = 0
    forbidden_content_types: List[str] = ["image", "media"]
    cache: bool = 1
    cookie: bool = 0
    text: bool = 1
		headers: bool = 1

• url: 访问的链接
• timeout: 超时时间
• wait_util: 页面加载完成的标识，一般都是domcontentloaded，只有截图的时候会选择networkidle2，让网页加载全一点。更多的选项的选项请看：Puppeteer waitUntil Options
• wait: 页面加载完成后等待的时间，有时候还得等页面的某个元素加载完成
• js_name: 预留的参数，用于在页面访问前加载js，目前就只有一个js(stealth.min.js)用于去浏览器特征
• filters: 过滤的请求列表, 支持正则。比如有些css请求你不想让他加载
• images: 是否加载图片
• forbidden_content_types: 禁止加载的资源类型，默认是图片和视频。所有的类型见: resourcetype
• cache: 是否启用缓存
• cookie: 是否在返回结果里包含cookie
• text: 是否在返回结果里包含html
• headers: 是否在返回结果里包含headers

图片的参数

class PngPostData(HtmlPostData):
    render_all: int = 0
    text: bool = 0
    images: bool = 1
    forbidden_content_types: List[str] = []
    wait_util: str = "networkidle2"

参数和html的基本一样，增加了一个render_all用于是否截取整个页面。截图的时候一般是需要加载图片的，所以就启用了图片加载

怎么使用

多个标签同时采集

默认是启动了四个标签页，这四个标签页可以同时访问不同链接。如果标签页过多可能会影响性能，不过开了二三十个应该没什么问题

请求例子如下：

import sys
import asyncio
import aiohttp

if sys.platform == 'win32':
    asyncio.set_event_loop_policy(asyncio.WindowsSelectorEventLoopPolicy())

async def get_sign(session, delay):
    url = f"http://www.httpbin.org/delay/{delay}"
    api = f'http://127.0.0.1:8080/render.html?url={url}'
    async with session.get(api) as resp:
        data = await resp.json()
        print(url, data.get("status"))
        return data

async def main():
    headers = {
        "Content-Type": "application/json",
        'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/86.0.4240.198 Safari/537.36',
    }
    loop = asyncio.get_event_loop()
    t = loop.time()
    async with aiohttp.ClientSession(headers=headers) as session:
        tasks = [asyncio.create_task(get_sign(session, i)) for i in range(1, 5)]
        await asyncio.gather(*tasks)
    print("耗时: ", loop.time()-t)

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

http://www.httpbin.org/delay后面跟的数字是多少，网站就会多少秒后返回。所以如果同步运行的话至少需要1+2+3+4秒，而多标签页异步运行的话至少需要4秒

结果如图，四个链接只用了4秒多点：

拦截指定ajax请求的响应

import json
import sys
import asyncio
import aiohttp

if sys.platform == 'win32':
    asyncio.set_event_loop_policy(asyncio.WindowsSelectorEventLoopPolicy())

async def get_sign(session, url):
    api = f'http://127.0.0.1:8080/render.json'
    data = {
        "url": url,
        "xhr": "/api/", # 拦截接口包含/api/的响应并返回
        "cache": 0,
        "filters": [".png", ".jpg"]
    }
    async with session.post(api, data=json.dumps(data)) as resp:
        data = await resp.json()
        print(url, data)
        return data

async def main():
    urls = ["https://spa1.scrape.center/"]
    headers = {
        "Content-Type": "application/json",
        'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/86.0.4240.198 Safari/537.36',
    }
    loop = asyncio.get_event_loop()
    t = loop.time()
    async with aiohttp.ClientSession(headers=headers) as session:
        tasks = [asyncio.create_task(get_sign(session, url)) for url in urls]
        await asyncio.gather(*tasks)
    print(loop.time()-t)

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

请求https://spa1.scrape.center/这个网站并获取ajax链接中包含/api/的接口响应数据，结果如图：

请求一个网站用时21秒，这是因为网站一直在转圈，其实要的数据已经加载完成了，可能是一些图标或者css还在请求。

超时强制返回

加上timeout参数后，即使页面未加载完成也会强制停止并返回数据。如果这个时候已经拦截到了ajax请求会返回ajax响应内容，不然就是返回空

不过好像因为有缓存，现在时间不到1秒就返回了

截图

import json
import sys
import asyncio
import base64
import aiohttp

if sys.platform == 'win32':
    asyncio.set_event_loop_policy(asyncio.WindowsSelectorEventLoopPolicy())

async def get_sign(session, url, name):
    api = f'http://127.0.0.1:8080/render.png'
    data = {
        "url": url,
        #"render_all": 1,
        "images": 1,
        "cache": 1,
        "wait": 1
    }
    async with session.post(api, data=json.dumps(data)) as resp:
        data = await resp.json()
        if data.get('image'):
            image_bytes = base64.b64decode(data["image"])
            with open(name, 'wb') as f:
                f.write(image_bytes)
            print(url, name, len(image_bytes))
        return data

async def main():
    urls = [
        "https://www.baidu.com/s?ie=utf-8&f=8&rsv_bp=1&tn=44004473_102_oem_dg&wd=%E5%9B%BE%E7%89%87&rn=50",
        "https://www.toutiao.com/article/7145668657396564518/",
        "https://new.qq.com/rain/a/NEW2022092100053400",
        "https://new.qq.com/rain/a/DSG2022092100053300"
    ]
    headers = {
        "Content-Type": "application/json",
        'user-agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/86.0.4240.198 Safari/537.36',
    }
    loop = asyncio.get_event_loop()
    t = loop.time()
    async with aiohttp.ClientSession(headers=headers) as session:
        tasks = [asyncio.create_task(get_sign(session, url, f"{n}.png")) for n,url in enumerate(urls)]
        await asyncio.gather(*tasks)
    print(loop.time()-t)

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main())

集成到scrapy

import json
import logging
from scrapy.exceptions import NotConfigured

logger = logging.getLogger(__name__)

class BrowserMiddleware(object):
    def __init__(self, browser_base_url: str):
        self.browser_base_url = browser_base_url
        self.logger = logger

    @classmethod
    def from_crawler(cls, crawler):
        s = crawler.settings
        browser_base_url = s.get('PYPPETEER_CLUSTER_URL')
        if not browser_base_url:
            raise NotConfigured
        o = cls(browser_base_url)
        return o

    def process_request(self, request, spider):
        if "browser_options" not in request.meta or request.method != "GET":
            return
        browser_options = request.meta["browser_options"]
        url = request.url
        browser_options["url"] = url
        uri = browser_options.get('browser_uri', "/render.html")
        browser_url = self.browser_base_url.rstrip('/') + '/' + uri.lstrip('/')
        new_request = request.replace(
            url=browser_url,
            method='POST',
            body=json.dumps(browser_options)
        )
        new_request.meta["ori_url"] = url
        return new_request

    def process_response(self, request, response, spider):
        if "browser_options" not in request.meta or "ori_url" not in request.meta:
            return response
        try:
            datas = json.loads(response.text)
        except json.decoder.JSONDecodeError:
            return response.replace(url=url, status=500)
        datas = self.deal_datas(datas)
        url = request.meta["ori_url"]
        new_response = response.replace(url=url, **datas)
        return new_response

    def deal_datas(self, datas: dict) -> dict:
        status = datas["status"]
        text: str = datas.get('text') or datas.get('content')
        headers = datas.get('headers')
        response = {
            "status": status,
            "headers": headers,
            "body": text.encode()
        }
        return response

开始想用aiohttp来请求，后面想了下，其实都要替换请求和响应，为什么不直接用scrapy的下载器

完整源代码

现在还只是个半成品玩具，还没有用于实际生产中，集群打包也没做。有兴趣的话可以自己完善一下

如果感兴趣的人比较多，后面也会系统的完善一下，打包成docker和发布第三方库到pypi

github：https://github.com/kanadeblisst00/browser_cluster