網(wǎng)絡實用技術(shù)論文(2)
網(wǎng)絡實用技術(shù)論文
網(wǎng)絡實用技術(shù)論文篇二
簡析搜索引擎的網(wǎng)絡爬蟲技術(shù)
1 網(wǎng)絡爬蟲技術(shù)
網(wǎng)絡爬蟲也稱為“文檔抽取系統(tǒng)”，是構(gòu)成第三代搜索引擎系統(tǒng)的重要組成部分之一，主要由文檔適配器與信息爬行器組成，文檔適配器能夠處理不同類型的文檔，信息爬行器主要進行頁面信息的收集工作，文檔抽取子系統(tǒng)首先根據(jù)配置文件的約定，定時產(chǎn)生信息爬行器對分布在網(wǎng)絡上的信息節(jié)點進行遍歷，然后調(diào)用對應的文檔適配器來抽取網(wǎng)絡文檔信息。文檔適配器能夠抽取的頁面文件種類繁多，能夠?qū)Ω鞣N類型的文檔以及多媒體文本信息等。信息爬行器為計算機程序的一個進程或線程，通常采用并發(fā)工作方式，以便能可能多、周期盡可能短地搜集網(wǎng)絡節(jié)點的頁面信息，同時還要避免死鏈接或無效鏈接。信息爬行器一般采用分布式并行計算技術(shù)來提高工作的廣度與速度。
2 圖的遍歷算法
網(wǎng)絡爬蟲在網(wǎng)絡中執(zhí)行信息收集的過程實際上就是一種圖的遍歷。圖的遍歷算法通常有兩種方式：即廣度優(yōu)先算法與深度優(yōu)先算法。下面就具體介紹一下兩種算法。
通常深度優(yōu)先算法使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為棧，通過棧的出入特點進行搜索，其過程首先從該圖的某個頂點或者子圖出發(fā)，將所有屬于該子圖的頂點信息的鏈接地址(即URL，Universal Resource Locator)進行壓棧操作，待所有頂點都操作完成后，然后將棧頂?shù)脑厝〕?，根?jù)該元素的URL，訪問該元素URL所指向的網(wǎng)絡，然后將該頁面的信息進行收集與分析，從而得到該頁面內(nèi)部的所有的URL連接信息，再將該頁面所有的連接信息進行壓棧，從而按照圖的廣度將圖上所有的鏈接進行展開操作，重復這些步驟就可以對圖進行深度搜索遍歷，達到遍歷收集所有互聯(lián)網(wǎng)信息資源的目的。
深度優(yōu)先搜索算法在展開頁面鏈接時總是從棧頂進行展開，因此隨著時間的增加，棧的深度也在不斷增加，位于底部的元素可能會長時間不能進行處理，從而造成該算法陷入一個大的頁面而不能繼續(xù)展開遍歷。為了避免這一問題，可以采用廣度優(yōu)先搜索算法，廣度優(yōu)先搜索算法是通過隊列這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行展開的，根據(jù)各個元素節(jié)點距離最初節(jié)點的層次對所有的網(wǎng)絡節(jié)點進行遍歷，從而對每個節(jié)點都能夠在訪問全網(wǎng)一次的時間內(nèi)進行公平處理，克服了深度優(yōu)先算法陷入局部節(jié)點的不足，也保證了不會漏掉隊列后面的的元素，從而達到了公平對待互聯(lián)網(wǎng)上所有節(jié)點資源的目的。
在廣度優(yōu)先算法中，根據(jù)是否已經(jīng)對節(jié)點進行訪問，將爬行隊列構(gòu)造為兩部分：即待爬行隊列與已爬行隊列。待爬行隊列主要存儲需要進行訪問的元素節(jié)點URL，而URL在隊列中的先后順序則體現(xiàn)了算法的爬行策略。而已爬行隊列則主要存儲已經(jīng)訪問過的URL，由于該隊列的長度隨著時間的增加不斷增長，因此需要優(yōu)化該隊列的插入與查詢操作;在網(wǎng)絡爬蟲的爬行過程中，不論是帶爬行隊列還是已爬行隊列，都需要頻繁進行插入與查詢操作。因此，該隊列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的性能會直接影響搜索引擎的搜集性能。
對爬行器來說，網(wǎng)頁的采集與解析是核心工作。而爬行程序是否高效，主要取決于網(wǎng)頁采集的效率。其過程分為5個步驟：
1)將待爬行隊列的第一個元素取出;
2)訪問DNS服務器，對URL進行域名解析;
3)根據(jù)ROBOT網(wǎng)絡協(xié)議，獲取該URL服務器的權(quán)限;
4)若得到訪問權(quán)限，則對服務器發(fā)出URL請求;
5)通過HTTP協(xié)議進行訪問。
網(wǎng)絡爬蟲在工作時，若頻繁訪問DNS服務器，可能會造成比較繁重的網(wǎng)絡負擔，引起服務器響應以及網(wǎng)絡延遲，會降低爬行程序的效率。因此，通常在本地服務器上建立一個DNS緩存來降低對DNS服務器的訪問頻率。同時，為了提高爬行程序的效率，通常采用多線程或者多進程來對網(wǎng)頁采集程序進行流水線處理，多線程與多進程程序設(shè)計相對比較復雜，需要解決的問題主要是進程的同步和互斥;也就是解決多個
線程或進程共享資源的問題。造成死鎖的情況通常是占有一個資源然后又請求另一資源，因此，若系統(tǒng)只存在一個共享資源就不會造成會死鎖。為了解決餓死問題，通常只采用一個等待對列，若待爬行隊列處于使用狀態(tài)，則將要訪問該隊列的線程插入等待隊列。而隊列的特點能夠保證了所有的等待線程都公平對待，從而解決了餓死問題。具體算法如下：
1)對爬行隊列上鎖。若爬行隊列已經(jīng)上鎖，則將該線程或進程插入等待對列。
2)取出待爬行隊列的URL元素。
3)對爬行隊列解鎖，然后喚醒下一個進程或線程。
4)訪問頁面，將頁面中的URL進行解析。
5)對爬行隊列上鎖。如爬行隊列已上鎖，則插入等待對列。
6)將步驟4)得到的URL插入對列。
7)對爬行隊列解鎖，喚醒下一個進程或線程。
8)重復1)——7)直到結(jié)束。
3 頁面解析
在解決了互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點頁面遍歷的問題后， 網(wǎng)絡爬蟲剩下的 工作就是頁面解析，頁面解析主要是分析與理解HTML(超文本標記 語言)文檔。HTML作為一種標記語言，能夠?qū)ヂ?lián)網(wǎng)節(jié)點的頁面外觀進行標準化處理，從而規(guī)范互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點頁面的外觀與功能。實際上，超文本標記語言就是以普通文本為基礎(chǔ)，通過增加各種表現(xiàn)樣式以及字體、顏色標簽來實現(xiàn)文檔的規(guī)范化。通常各種標簽都用雙箭頭進行標識，而文本信息則位于之間。圖2為一個典型的超文本標記語言文檔。
在超文本標記語言中，能夠表達連接的標簽通常是anchor標簽，即通過 …進行標識的標簽，長用來表達URL的超鏈接。各種頁面通過該標簽，將個節(jié)點相互獨立的網(wǎng)頁進行鏈接，從而構(gòu)成了一種頁面連接圖的結(jié)構(gòu)。解析HTML的文檔包括兩個步驟：
1)對表單進行識別解析，然后填寫該表單提交請求，在收到返回結(jié)果后，從結(jié)果中提取錨文本以及URL;
2)把超文本標記語言變換為純文本。
在解析頁面的過程中，首先需要獲取標簽對之間的純文本信息(錨文本)與該文本標簽的URL地址，然后將HTML文檔中的標簽進行消除。這些工作都是字符串的處理工作，處理步驟如下：
1)使用HTML分析工具清洗頁面文檔，使之轉(zhuǎn)變成全部標準化的超文本標記語言頁面;
2)通過字符串處理工具解析HTML網(wǎng)頁;
3)將結(jié)果進行輸出。
通過以上解析過程，將URL信息從頁面中抽取出來，然后進行評價，再放入爬行隊列進行處理。
4 結(jié)束語
本文主要介紹了搜索引擎的網(wǎng)絡爬蟲技術(shù)，該技術(shù)是構(gòu)成現(xiàn)代搜索引擎系統(tǒng)的重要組成部分之一，文章詳細研究圖的遍歷算法的兩種方式：即廣度優(yōu)先算法與深度優(yōu)先算法。在解決了互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點頁面遍歷的問題后，對網(wǎng)絡爬蟲中的重要工作——頁面解析進行了具體的分析。
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