如何构建一个自己的代理ip池

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前言

对于爬虫来说，当你的访问频率达到了目标网站的预警值时，就可能触发目标网站的反爬机制。而封禁访问者ip就是很常见的一个反爬机制。

当ip被封禁后，从此ip发出的请求将不能得到正确的响应。这种时候，我们就需要一个代理ip池。

什么是代理ip池？

通俗地比喻一下，它就是一个池子，里面装了很多代理ip。它有如下的行为特征：

• 1.池子里的ip是有生命周期的，它们将被定期验证，其中失效的将被从池子里面剔除。
• 2.池子里的ip是有补充渠道的，会有新的代理ip不断被加入池子中。
• 3.池子中的代理ip是可以被随机取出的。

这样，代理池中始终有多个不断更换的、有效的代理ip，且我们可以随机从池子中取出代理ip，然后让爬虫程序使用代理ip访问目标网站，就可以避免爬虫被ban的情况。

今天，我们就来说一下如何构建自己的代理ip池。而且，我们要做一个比较灵活的代理池，它提供两种代理方式：

• 1.每次都通过http接口提取一个随机代理ip，然后在爬虫中使用此代理ip（大部分代理ip池服务都是这种形式）
• 2.使用squid3代理做请求转发，爬虫设置好squid3代理的地址，每次请求将由squid3自动转发给代理池中的代理

项目已经放到了github上，不想看原理、只想应用的可以直接移步github：open_proxy_pool

地址：https://github.com/AaronJny/open_proxy_pool

原理请往下看。

转载请注明出处：https://blog.csdn.net/aaronjny/article/details/87865942

代理池结构

代理池的组件可以大致描述如下：

• 1.代理IP的获取/补充渠道，定期把获取到的代理ip加入到代理池中
• 2.代理ip的验证机制，定期验证代理池中ip的有效性，并删除掉所有失效的ip
• 3.一个web服务，用以提供获取一个随机代理的api
• 4.squid3的维持脚本，它定期获取代理池中的可用ip，更新squid中的可转发代理列表
• 5.一个调度器，程序的入口，用来协调各组件的运行

如果不是很理解，没关系，请往下看，我会细说。

环境说明

为了实现代理IP池，我们如下的软件环境（列举主要部分）：

• 1.redis服务器，用以存放代理池相关数据
• 2.flask，用以实现提取单个随机代理的api
• 3.squid3，用以实现代理转发

组件1-获取代理ip的渠道

我们有很多种渠道获取代理ip。笼统一点来说，可以分为两类，免费代理和收费代理。

免费代理，顾名思义嘛，最大的优点就是免费，不需要什么成本，网上搜一下就能找到。缺点也很明显，免费代理毕竟是免费的，所以质量根本不能保证，大部分无法使用，能用的多数也速度奇慢。

收费代理的质量相对来说就好多了，不同平台的代理质量和价格上都有些出入，可以自行比较。

个人学习的话，如果真的资金优先，可以考虑采集免费代理；如果资金相对充裕，可以花钱买一天或一周的代理使用，价格也不贵。我是比较推荐收费代理的，因为免费代理的质量真的不敢恭维。

企业商用的话，优先考虑收费代理吧，会稳定很多。

我选择的代理服务商是站大爷(http://ip.zdaye.com/),声明一下，我真的没收广告费啊= =。坦言说，站大爷的代理质量只能算一般，不过也够用。有几家的质量比它要好一些，不过好的有限。让我选择站大爷的最大原因是，它支持账号密码访问的模式。

没用过收费代理的朋友可能不清楚，使用收费代理平台的接口，从平台上批量提取代理ip或使用代理时，一般都是要绑定你的机器ip的。比如，你的机器ip是123.123.123.123，你就需要事先在平台上把ip绑定为123.123.123.123，这样，你只能通过IP为123.123.123.123的机器从平台提取ip，提取出的ip也只能由ip为123.123.123.123的机器使用，其他ip的机器都不行。当我们有多台机器的时候，就会非常尴尬了，毕竟不能给每台机器都买一次代理吧，很不划算。

在站大爷上面，除了绑定ip这个方法外，还可以选择使用账号+密码提取/使用代理，选择这个方法的话就不再收到IP地址的限制。讲道理，有点舒服啊= =

我先面的编码以站大爷为例，使用其他代理服务的可自行编写相关脚本，原理和逻辑都是相通的，部分细节上针对处理即可。

购买的细节我也不说了，如果需要购买的话，直接去官网购入短效优质代理即可。

先放出这部分的完整代码，附有注释。

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : get_ip.py
# @Author: AaronJny
# @Date  : 18-12-14 上午10:44
# @Desc  : 从指定网站上获取代理ip,
#          我目前在使用站大爷，就以站大爷为例

import requests
import time
import utils
import settings
from gevent.pool import Pool
from gevent import monkey

monkey.patch_all()


class ZdyIpGetter:
    """
    从`站大爷`上提取代理ip的脚本，使用其他代理服务的可自行编写相关脚本，
    原理和逻辑都是相通的，部分细节上需要针对处理
    """

    def __init__(self):
        # 购买服务时，网站给出的提取ip的api，替换成自己的
        self.api_url = 'http://xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx'
        self.logger = utils.get_logger(getattr(self.__class__, '__name__'))
        self.proxy_list = []
        self.good_proxy_list = []
        self.pool = Pool(5)
        self.server = utils.get_redis_client()

    def check_proxy(self, proxy):
        """
        检查代理是否可用，
        并将可用代理加入到指定列表中
        :param proxy:
        :return:
        """
        if settings.USE_PASSWORD:
            tmp_proxy = '{}:{}@{}'.format(settings.USERNAME, settings.PASSWORD, proxy)
        else:
            tmp_proxy = '{}'.format(proxy)
        proxies = {
            'http': 'http://' + tmp_proxy,
            'https': 'https://' + tmp_proxy,
        }
        try:
            # 验证代理是否可用时，访问的是ip138的服务
            resp = requests.get('http://2019.ip138.com/ic.asp', proxies=proxies, timeout=10)
            # self.logger.info(resp.content.decode('gb2312'))
            # 判断是否成功使用代理ip进行访问
            assert proxy.split(':')[0] in resp.content.decode('gb2312')
            self.logger.info('[GOOD] - {}'.format(proxy))
            self.good_proxy_list.append(proxy)
        except Exception as e:
            self.logger.info('[BAD] - {} , {}'.format(proxy, e.args))

    def get_proxy_list(self):
        """
        提取一批ip，筛选出可用的部分
        注：当可用ip小于两个时，则保留全部ip（不论测试成功与否）
        :return:
        """
        while True:
            try:
                res = requests.get(self.api_url, timeout=10).content.decode('utf8')
                break
            except Exception as e:
                self.logger.error('获取代理列表失败！重试！{}'.format(e))
                time.sleep(1)
        if len(res) == 0:
            self.logger.error('未获取到数据！')
        elif 'bad' in res:
            self.logger.error('请求失败！')
        # 检测未考虑到的异常情况
        elif res.count('.') != 15:
            self.logger.error(res)
        else:
            self.logger.info('开始读取代理列表！')
            for line in res.split():
                if ':' in line:
                    self.proxy_list.append(line.strip())
            self.pool.map(self.check_proxy, self.proxy_list)
            self.pool.join()
            # 当本次检测可用代理数量小于2个时，则认为检测失败，代理全部可用
            if len(self.good_proxy_list) < 2:
                self.good_proxy_list = self.proxy_list.copy()
            self.logger.info('>>>> 完成! <<<<')

    def save_to_redis(self):
        """
        将提取到的有效ip保存到redis中，
        供其他组件访问
        :return:
        """
        for proxy in self.good_proxy_list:
            self.server.zadd(settings.IP_POOL_KEY, int(time.time()) + settings.PROXY_IP_TTL, proxy)

    def fetch_new_ip(self):
        """
        获取一次新ip的整体流程控制
        :return:
        """
        self.proxy_list.clear()
        self.good_proxy_list.clear()
        self.get_proxy_list()
        self.save_to_redis()

    def main(self):
        """
        周期获取新ip
        :return:
        """
        start = time.time()
        while True:
            # 每 settings.FETCH_INTERVAL 秒获取一批新IP
            if time.time() - start >= settings.FETCH_INTERVAL:
                self.fetch_new_ip()
                start = time.time()
            time.sleep(2)


if __name__ == '__main__':
    ZdyIpGetter().main()

说一下这里面的关键部分：

• 1.如何保存代理池相关数据？
  • 从平台上获取的ip是有生命周期的，一般几分钟后就会失效，所以我们需要用类似于字典的形式保存代理IP和它的过期时间
  • 为了更好地容错，我们将从平台上提取到的ip的生命周期统一设置为settings.PROXY_IP_TTL，而代理的可用时间一般是大于settings.PROXY_IP_TTL（我默认设置的是60s）。
  • 为了保证处理效率，实际使用的redis数据结构并非散列表（类似于python中的字典），而是zset（有序集合，可以为集合里面的每个元素设置一个分数，并能够分数来筛选区间内的元素）。这里，代理ip是zset中的元素，过期时间是元素的分数，参考上面的save_to_redis(self)代码。
• 2.如何验证提取到的ip是否可用？
  • 提取到的ip有些可能是不能用的，所以我先进行了验证，再将有效的加入到代理池中
  • 使用ip138的接口验证代理是否生效
  • 校验之后，如果可用的ip非常少或全部失败，我倾向于认为是检验手段出了问题，并认为此批ip均为正常的，加入到代理池中

组件2-检验并清理过期ip

因为我给每个加入代理池的ip都设置了过期时间，所以检查代理ip是否有效这个操作，也并非真的去检验ip本身，而是检查它的过期时间。

我们需要清除掉过期时间<当前时间的ip，而zset可以快速实现此操作。

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : delele_ip.py
# @Author: AaronJny
# @Date  : 18-12-14 上午11:15
# @Desc  : 过期ip清理器


import utils
import settings
import time


class ExpireIpCleaner:

    def __init__(self):
        self.logger = utils.get_logger(getattr(self.__class__, '__name__'))
        self.server = utils.get_redis_client()

    def clean(self):
        """
        清理代理池中的过期ip
        :return:
        """
        self.logger.info('开始清理过期ip')
        # 计算清理前代理池的大小
        total_before = int(self.server.zcard(settings.IP_POOL_KEY))
        # 清理
        self.server.zremrangebyscore(settings.IP_POOL_KEY, 0, int(time.time()))
        # 计算清理后代理池的大小
        total_after = int(self.server.zcard(settings.IP_POOL_KEY))
        self.logger.info('完毕！清理前可用ip {}，清理后可用ip {}'.format(total_before, total_after))

    def main(self):
        """
        周期性的清理过期ip
        :return:
        """
        while True:
            self.clean()
            self.logger.info('*' * 40)
            time.sleep(settings.CLEAN_INTERVAL)


if __name__ == '__main__':
    ExpireIpCleaner().main()

定期进行检测和清理，很简单，没有什么需要说的。

组件3-获取随机ip的web接口

不得不说，使用flask开发简单的接口真的是太舒服了，简洁而快速。这个web服务提供两个小功能：

• 1.获取一个随机的可用代理ip
• 2.查看当前代理池中可用的代理ip的数量

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : web_api.py
# @Author: AaronJny
# @Date  : 18-12-14 上午11:22
# @Desc  : 提供http接口的web程序


import utils
import settings
import flask
import random
import time

redis_client = utils.get_redis_client()
ip_pool_key = settings.IP_POOL_KEY
app = flask.Flask(__name__)


@app.route('/random/')
def random_ip():
    """
    获取一个随机ip
    :return:
    """
    # 获取redis中仍可用的全部ip
    proxy_ips = redis_client.zrangebyscore(ip_pool_key, int(time.time()),
                                           int(time.time()) + settings.PROXY_IP_TTL * 10)
    if proxy_ips:
        ip = random.choice(proxy_ips)
        # 如果ip需要密码访问，则添加
        if settings.USE_PASSWORD:
            ip = '{}:{}@{}'.format(settings.USERNAME, settings.PASSWORD, ip.decode('utf8'))
        return ip
    else:
        return ''


@app.route('/total/')
def total_ip():
    """
    统计池中可用代理的数量
    :return:
    """
    total = redis_client.zcard(ip_pool_key)
    if total:
        return str(total)
    else:
        return '0'


def main():
    """
    程序运行入口
    :return:
    """
    app.run('0.0.0.0', port=settings.API_WEB_PORT)


if __name__ == '__main__':
    app.run('0.0.0.0', port=settings.API_WEB_PORT)

都很简单，就不细说了。

组件4-squid的维持、更新脚本

处理http的接口外，我们还可以使用squid做代理转发，这样，在爬虫程序中就不需要再频繁地更换代理IP地址，直接填上squid的地址，它会自动帮你转发给其他代理ip。

这个脚本提供如下功能：

• 1.从代理池中读取所有可用代理ip，作为可转发的代理列表写入到squid的配置文件中，并通过命令使squid重新加载配置文件。这样，squid一直使用最新可用的那些代理ip。
• 2.当squid服务异常时，通过命令杀死所有squid进程，并重新开启，保证服务正常运行

下面的代码中使用了名为squid.conf的文件，此文件在github上，是关于squid的一些配置。如果需要对squid进行深度定制，需要自行修改这个文件。

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : squid_keeper.py
# @Author: AaronJny
# @Date  : 18-12-14 上午11:27
# @Desc  : 维持squid3使用可用ip的脚本


import utils
import settings
import time
import os
import subprocess


class SquidKeeper:

    def __init__(self):
        self.logger = utils.get_logger(getattr(self.__class__, '__name__'))
        self.server = utils.get_redis_client()
        self.ip_pool_key = settings.IP_POOL_KEY
        # 区别对待使用密码和不使用密码的配置模板
        if settings.USE_PASSWORD:
            self.peer_conf = "cache_peer %s parent %s 0 no-query proxy-only login={}:{} never_direct allow all round-robin weight=1 connect-fail-limit=2 allow-miss max-conn=5\n".format(
                settings.USERNAME, settings.PASSWORD)
        else:
            self.peer_conf = "cache_peer %s parent %s 0 no-query proxy-only never_direct allow all round-robin weight=1 connect-fail-limit=2 allow-miss max-conn=5\n"

    def read_new_ip(self):
        """
        从redis中读取全部有效ip
        :return:
        """
        self.logger.info('读取代理池中可用ip')
        proxy_ips = self.server.zrangebyscore(settings.IP_POOL_KEY, int(time.time()),
                                              int(time.time()) + settings.PROXY_IP_TTL * 10)
        return proxy_ips

    def update_conf(self, proxy_list):
        """
        根据读取到的代理ip，和现有配置文件模板，
        生成新的squid配置文件并重新加载，让squid使用最新的ip。
        :param proxy_list:
        :return:
        """
        self.logger.info('准备加载到squid中')
        with open('squid.conf', 'r') as f:
            squid_conf = f.readlines()
        squid_conf.append('\n# Cache peer config\n')
        for proxy in proxy_list:
            ip, port = proxy.decode('utf8').split(':')
            squid_conf.append(self.peer_conf % (ip, port))
        with open('/etc/squid/squid.conf', 'w') as f:
            f.writelines(squid_conf)
        failed = os.system('squid -k reconfigure')
        # 这是一个容错措施
        # 当重新加载配置文件失败时，会杀死全部相关进行并重试
        if failed:
            self.logger.info('squid进程出现问题，查找当前启动的squid相关进程...')
            p = subprocess.Popen("ps -ef | grep squid | grep -v grep  | awk '{print $2}'", shell=True,
                                 stdout=subprocess.PIPE, universal_newlines=True)
            p.wait()
            result_lines = [int(x.strip()) for x in p.stdout.readlines()]
            self.logger.info('找到如下进程：{}'.format(result_lines))
            if len(result_lines):
                for proc_id in result_lines:
                    self.logger.info('开始杀死进程 {}...'.format(proc_id))
                    os.system('kill -s 9 {}'.format(proc_id))
            self.logger.info('全部squid已被杀死，开启新squid进程...')
            os.system('service squid restart')
            time.sleep(3)
            self.logger.info('重新加载ip...')
            os.system('squid -k reconfigure')
        self.logger.info('当前可用IP数量 {}'.format(len(proxy_list)))

    def main(self):
        """
        周期性地更新squid的配置文件，
        使其使用最新的代理ip
        :return:
        """
        while True:
            proxy_list = self.read_new_ip()
            self.update_conf(proxy_list)
            self.logger.info('*' * 40)
            time.sleep(settings.SQUID_KEEPER_INTERVAL)


if __name__ == '__main__':
    SquidKeeper().main()

组件5-调度器

调度器是程序的入口，也是对以上各个组件的控制和整合。

它的主要功能是：

• 1.使用子进程分别开启各个组件
• 2.在某个组件异常退出后，重启它
• 3.接收到终止信号时，关闭所有存活的组件进程后再退出

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : scheduler.py
# @Author: AaronJny
# @Date  : 18-12-14 上午11:41
# @Desc  : 调度中心，所有组件在这里被统一启动和调度

import utils
import settings
from get_ip import ZdyIpGetter
from delele_ip import ExpireIpCleaner
from web_api import app
from squid_keeper import SquidKeeper
from multiprocessing import Process
import time


class Scheduler:
    logger = utils.get_logger('Scheduler')

    @staticmethod
    def fetch_ip():
        """
        获取新ip的进程
        :return:
        """
        while True:
            try:
                ZdyIpGetter().main()
            except Exception as e:
                print(e.args)

    @staticmethod
    def clean_ip():
        """
        定期清理过期ip的进程
        :return:
        """
        while True:
            try:
                ExpireIpCleaner().main()
            except Exception as e:
                print(e.args)

    @staticmethod
    def squid_keep():
        """
        维持squid使用最新ip的进程
        :return:
        """
        while True:
            try:
                SquidKeeper().main()
            except Exception as e:
                print(e.args)

    @staticmethod
    def api():
        """
        提供web接口的进程
        :return:
        """
        app.run('0.0.0.0', settings.API_WEB_PORT)

    def run(self):
        process_list = []

        try:
            # 只启动打开了开关的组件
            if settings.IP_GETTER_OPENED:
                # 创建进程对象
                fetch_ip_process = Process(target=Scheduler.fetch_ip)
                # 并将组件进程加入到列表中，方便在手动退出的时候杀死
                process_list.append(fetch_ip_process)
                # 开启进程
                fetch_ip_process.start()

            if settings.EXPIRE_IP_CLEANER_OPENED:
                clean_ip_process = Process(target=Scheduler.clean_ip)
                process_list.append(clean_ip_process)
                clean_ip_process.start()

            if settings.SQUID_KEEPER_OPENED:
                squid_keep_process = Process(target=Scheduler.squid_keep)
                process_list.append(squid_keep_process)
                squid_keep_process.start()

            if settings.WEB_API_OPENED:
                api_process = Process(target=Scheduler.api)
                process_list.append(api_process)
                api_process.start()
            # 一直执行，直到收到终止信号
            while True:
                time.sleep(1)
        except KeyboardInterrupt:
            # 收到终止信号时，关闭所有进程后再退出
            self.logger.info('收到终止信号，正在关闭所有进程...')
            for process in process_list:
                if process.is_alive():
                    process.terminate()
            self.logger.info('关闭完成！结束程序！')


if __name__ == '__main__':
    Scheduler().run()

公用方法和配置

将各组件公用的方法和配置抽取出来，做了集中。

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : utils.py
# @Author: AaronJny
# @Date  : 18-12-14 上午11:07
# @Desc  :

from redis import StrictRedis, ConnectionPool
import settings
import logging


def get_redis_client():
    """
    获取一个redis连接
    :return:
    """
    server_url = settings.REDIS_SERVER_URL
    return StrictRedis(connection_pool=ConnectionPool.from_url(server_url))


def get_logger(name=__name__):
    """
    获取一个logger，用以格式化输出信息
    :param name:
    :return:
    """
    logger = logging.getLogger(name)
    logger.handlers.clear()
    logger.setLevel(logging.INFO)
    formatter = logging.Formatter(
        '%(asctime)s - %(name)s - %(levelname)s: - %(message)s',
        datefmt='%Y-%m-%d %H:%M:%S')

    # 使用StreamHandler输出到屏幕
    ch = logging.StreamHandler()
    ch.setLevel(logging.INFO)
    ch.setFormatter(formatter)

    logger.addHandler(ch)

    return logger

涉及到的所有配置，可以根据情况进行修改：

# -*- coding: utf-8 -*-
# @File  : settings.py
# @Author: AaronJny
# @Date  : 18-12-14 上午11:13
# @Desc  :

# 代理池redis键名
IP_POOL_KEY = 'open_proxy_pool'

# redis连接，根据实际情况进行配置
REDIS_SERVER_URL = 'redis://:your_password@your_host:port/db_name'

# api对外端口
API_WEB_PORT = 9102

# 代理是否需要通过密码访问,当此项为False时可无视USERNAME和PASSWORD的配置
USE_PASSWORD = True

# 用户名
# 注意：用户名密码是指代理服务方提供给你，用以验证访问授权的凭证。
# 无密码限制时可无视此项，并将USE_PASSWORD改为False
USERNAME = 'your_username'

# 密码
PASSWORD = 'your_password'

# ***********功能组件开关************

# 打开web api功能，不使用web api的话可以关闭
WEB_API_OPENED = True

# 打开squid代理转发服务的维持脚本，不使用squid的话可以关闭
SQUID_KEEPER_OPENED = True

# 打开清理过期ip的脚本，如果池内的代理ip永远不会失效的话可以关闭
EXPIRE_IP_CLEANER_OPENED = True

# 打开定时获取ip并检查的脚本，如果不需要获取新ip的话可以关闭
IP_GETTER_OPENED = True

# ***********************************

# 清理代理ip的频率，如下配置代表每两次之间间隔6秒
CLEAN_INTERVAL = 6

# 获取代理ip的频率，根据api的请求频率限制进行设置
# 比如`站大爷`的频率限制是10秒一次，我就设置成了12秒
FETCH_INTERVAL = 12

# squid从redis中加载新ip的频率
SQUID_KEEPER_INTERVAL = 12

# 代理ip的生命周期，即一个新ip在多久后将被删除，单位：秒
PROXY_IP_TTL = 60

运行

到这里，编码就完成了。打开终端，切换到项目根目录，输入python3 scheduler.py运行即可。建议使用screen后台运行。

给出一个运行的截图（有机器在调用接口，我把ip隐藏了）：

结尾

感谢支持，有问题欢迎拍砖～