实现多线程下载文件的限速控制

原创

华科云商小徐

发布于 2024-11-01 14:25:18

780

发布于 2024-11-01 14:25:18

文章被收录于专栏：小徐学爬虫

实现多线程下载文件并控制下载速度可以通过 Python 的 threading 和 requests 库来完成。下面是一个示例，展示如何使用多线程下载文件，并在下载时实现限速控制。

1、问题背景

在一个多线程下载文件的场景中，当对服务器的并发请求过多时，服务器可能无法正常响应请求。此时，我们需要对每个线程的下载速度进行限制，以避免服务器不堪重负。urllib2 是 Python 中的一个常用的网络库，它提供了一些函数来帮助我们进行网络请求。但是，urllib2 本身并没有提供限速功能。因此，我们需要寻找一种方法来实现多线程下载文件的限速控制。

2、解决方案

我们可以通过在每个线程中使用一个令牌桶（Token Bucket）算法来实现限速控制。令牌桶是一种流量控制算法，它通过将下载速度限制在一个固定的值来防止网络过载。令牌桶算法的基本思想是：创建一个有容量的桶，并以固定的速率向桶中添加令牌。当一个线程想要发送一个请求时，它必须从桶中获取一个令牌。如果没有令牌，则线程必须等待，直到桶中添加了新的令牌。

下面是一个使用令牌桶算法实现多线程下载文件限速控制的代码示例：


import os
import sys
import threading
import time
import urllib
import urlparse

class TokenBucket(object):
    """An implementation of the token bucket algorithm.

    >>> bucket = TokenBucket(80, 0.5)
    >>> print bucket.consume(10)
    True
    >>> print bucket.consume(90)
    False
    """
    def __init__(self, tokens, fill_rate):
        """tokens is the total tokens in the bucket. fill_rate is the
        rate in tokens/second that the bucket will be refilled."""
        self.capacity = float(tokens)
        self._tokens = float(tokens)
        self.fill_rate = float(fill_rate)
        self.timestamp = time.time()
        self.lock = threading.RLock()

    def consume(self, tokens):
        """Consume tokens from the bucket. Returns 0 if there were
        sufficient tokens, otherwise the expected time until enough
        tokens become available."""
        self.lock.acquire()
        tokens = max(tokens,self.tokens)
        expected_time = (tokens - self.tokens) / self.fill_rate
        if expected_time <= 0:
            self._tokens -= tokens
        self.lock.release()
        return max(0,expected_time)

    @property
    def tokens(self):
        self.lock.acquire()
        if self._tokens < self.capacity:
            now = time.time()
            delta = self.fill_rate * (now - self.timestamp)
            self._tokens = min(self.capacity, self._tokens + delta)
            self.timestamp = now
        value = self._tokens
        self.lock.release()
        return value

class RateLimit(object):
    """Rate limit a url fetch.
    """
    def __init__(self, bucket, filename):
        self.bucket = bucket
        self.last_update = 0
        self.last_downloaded_kb = 0

        self.filename = filename
        self.avg_rate = None

    def __call__(self, block_count, block_size, total_size):
        total_kb = total_size / 1024.

        downloaded_kb = (block_count * block_size) / 1024.
        just_downloaded = downloaded_kb - self.last_downloaded_kb
        self.last_downloaded_kb = downloaded_kb

        predicted_size = block_size/1024.

        wait_time = self.bucket.consume(predicted_size)
        while wait_time > 0:
            time.sleep(wait_time)
            wait_time = self.bucket.consume(predicted_size)

        now = time.time()
        delta = now - self.last_update
        if self.last_update != 0:
            if delta > 0:
                rate = just_downloaded / delta
                if self.avg_rate is not None:
                    rate = 0.9 * self.avg_rate + 0.1 * rate
                self.avg_rate = rate
            else:
                rate = self.avg_rate or 0.
            print "%20s: %4.1f%%, %5.1f KiB/s, %.1f/%.1f KiB" % (
                    self.filename, 100. * downloaded_kb / total_kb,
                    rate, downloaded_kb, total_kb,
                )
        self.last_update = now


def main():
    """Fetch the contents of urls"""
    if len(sys.argv) <