在 HTTP 主导的现代互联网之外，Gemini 协议作为轻量级替代方案悄然发展。根据 2026 年 1 月 6 日的最新统计，Gemini 空间已包含 646,369 个 URI，分布在 4,825 个胶囊（capsules）中，其中 3,251 个可正常访问。这些数字背后，是一套专门为 Gemini 协议设计的部署统计监控系统 ——Lupa 爬虫。本文将深入分析该系统的架构设计，探讨在协议特性约束下的工程实现方案。
Gemini 协议特性与监控挑战
Gemini 协议是类似 HTTP 和 Gopher 的应用层通信协议，但其设计哲学截然不同。协议本身不包含原生嵌入（如图片）、JavaScript、指纹识别或广告，所有内容均为纯文本。这种极简主义带来了独特的监控挑战：
- 连接管理：99% 的胶囊使用 TLS 1.3，但 92.5% 采用自签名证书，这要求爬虫具备灵活的证书验证策略
- 资源发现：没有 robots.txt 标准强制要求，仅 10% 的胶囊提供该文件，爬虫需要智能的访问频率控制
- 内容解析：主要 MIME 类型为 text/gemini（431,340 个 URL），需要专门的解析器处理 gemtext 格式
Lupa 爬虫的设计必须适应这些约束。系统采用分布式架构，每个工作节点负责特定 IP 地址范围的扫描，通过共享的 URI 队列协调爬取任务。
爬虫核心架构设计
连接池与 TLS 会话复用
面对数千个胶囊的并发访问，连接管理成为性能关键。Lupa 采用分层连接池设计：
# 伪代码示例：分层连接池
class GeminiConnectionPool:
def __init__(self):
self.ip_pools = {} # IP地址到连接池的映射
self.cert_cache = LRUCache(1000) # 证书缓存
def get_connection(self, hostname, port=1965):
# 1. 检查现有连接复用
ip = resolve_ip(hostname)
if ip in self.ip_pools:
conn = self.ip_pools[ip].get_idle()
if conn and conn.is_reusable():
return conn
# 2. 新建TLS连接
context = create_tls_context(
verify_mode=CERT_NONE, # 允许自签名
alpn_protocols=['gemini']
)
conn = establish_tls_connection(hostname, port, context)
# 3. 缓存证书信息
cert = conn.getpeercert()
if cert:
self.cert_cache[hostname] = {
'expiry': cert['notAfter'],
'algorithm': cert['signatureAlgorithm'],
'key_size': extract_key_size(cert)
}
return conn
关键参数配置：
- 连接超时：15 秒，适应高延迟网络环境
- 读取超时：30 秒，处理大文件传输
- 最大重试次数：3 次，指数退避策略
- 并发连接数：每 IP 限制 10 个，避免 DDoS 嫌疑
URI 发现与图遍历算法
Gemini 空间本质上是一个有向图，胶囊间通过链接相互连接。Lupa 采用改进的广度优先搜索（BFS）算法：
- 种子注入：从已知的胶囊列表（如 gemini.bortzmeyer.org 提供的列表）开始
- 链接提取：解析 gemtext 中的
=>链接语法，提取绝对和相对 URI - 去重策略：基于规范化 URI 的 MD5 哈希进行去重
- 优先级队列：根据页面 PageRank 近似值调整爬取顺序
统计显示，平均每个胶囊有 0.28 个入站链接，最大入站链接数为 381。这种稀疏连接性要求爬虫具备良好的 "探索" 能力，避免陷入局部子图。
数据聚合与存储策略
实时统计计算
Lupa 采用流式处理架构实时计算统计指标。系统维护多个滚动窗口：
- 1 分钟窗口：用于实时监控和告警
- 1 小时窗口：用于趋势分析
- 31 天窗口：用于长期统计（"最近" 定义为 31 天内）
核心统计维度包括：
-
协议层指标
- TLS 版本分布：TLS 1.3 (99%) vs TLS 1.2 (1%)
- 证书算法：ECDSA (2128 个胶囊) vs RSA (1099 个胶囊) vs ED25519 (25 个胶囊)
- 密钥大小：RSA 2048 位 (815 个) vs 4096 位 (279 个)
-
内容层指标
- 文件大小分布：中位数 2,318 字节，90% 文件小于 63,909 字节
- MIME 类型分布：text/gemini 占主导 (431,340 个 URL)
- 语言分布：英语 (121,355 个 URL) 和德语 (20,574 个 URL) 为主要语言
-
网络层指标
- IPv6 采用率：27% 的 IP 地址为 IPv6
- 地理分布：通过 IP 地址和 TLD 分析
- 虚拟主机密度：最高达 1,079 个虚拟主机共享单个 IP
存储架构优化
考虑到 Gemini 资源的轻量特性（平均 46,339 字节），Lupa 采用混合存储策略：
# 存储配置示例
storage:
metadata:
engine: "PostgreSQL"
table_schema:
- uri_hash: "CHAR(32), PRIMARY KEY"
- last_crawled: "TIMESTAMP"
- status_code: "SMALLINT"
- content_length: "INTEGER"
- mime_type: "VARCHAR(100)"
content:
small_files: # < 100KB
engine: "PostgreSQL BYTEA"
compression: "gzip"
medium_files: # 100KB - 10MB
engine: "MinIO S3"
retention: "90 days"
large_files: # > 10MB
engine: "冷存储"
retention: "31 days"
每个胶囊限制 10,000 个 URI 的存储上限，确保资源使用的可预测性。
监控系统可落地参数
健康检查指标
基于 Lupa 的实践经验，建议部署监控系统时关注以下核心指标：
-
爬取成功率
# 目标：> 95% successful_crawls / total_crawls * 100 -
覆盖率指标
# 已知胶囊连接率 connected_capsules / known_capsules * 100 # 当前：67.4% # URI发现率（每胶囊） discovered_uris_per_capsule # 注意10,000上限 -
性能指标
# 平均响应时间 avg_response_time_ms # 应 < 2000ms # 吞吐量 uris_crawled_per_second # 错误率 (timeout_errors + tls_errors) / total_requests * 100 # 应 < 1%
告警阈值配置
建议设置以下告警阈值：
- 证书过期：提前 30 天告警（当前 93 个胶囊证书已过期）
- 连接失败率：连续 5 分钟 > 5% 触发告警
- 发现率下降：新 URI 发现率下降 50% 持续 1 小时
- 存储使用率：达到容量的 80% 触发扩容告警
数据质量监控
Gemini 空间的特殊性要求专门的数据质量检查：
- 编码验证：0.075% 的 URL 存在编码不匹配问题
- 内容完整性：检查 gemtext 语法有效性
- 链接有效性：定期验证外部链接可达性
工程挑战与解决方案
挑战 1：自签名证书管理
问题：92.5% 的胶囊使用自签名证书，传统 TLS 验证会失败。
解决方案：
- 实现证书指纹白名单机制
- 对已知可信胶囊维护证书库
- 提供用户可配置的验证宽松度
挑战 2：资源发现完整性
问题：爬虫无法发现所有 URI（robots.txt 限制、未知链接结构）。
解决方案：
- 结合主动发现（链接跟踪）和被动发现（用户提交）
- 实现智能路径猜测算法
- 建立胶囊所有者自愿注册机制
挑战 3：统计偏差校正
问题：某些 TLD（如.online）因托管服务而过度代表。
解决方案：
- 按注册域而非子域进行统计
- 实现样本加权算法
- 提供原始数据和校正后数据双视图
未来扩展方向
基于当前架构，系统可向以下方向扩展：
- 实时流式分析：集成 Apache Flink 或 Spark Streaming 进行实时趋势检测
- 预测性维护：基于历史数据预测胶囊可用性变化
- 多协议支持：扩展支持 Gopher、Finger 等复古协议
- API 服务化：提供 RESTful API 供第三方应用使用统计数据
结论
Gemini 协议部署统计监控系统展示了在特定协议约束下的工程实践。Lupa 爬虫通过精心设计的连接管理、智能的图遍历算法和分层的存储策略，成功构建了覆盖 Gemini 空间的可扩展监控平台。关键经验包括：适应协议特性的灵活 TLS 处理、基于滚动窗口的实时统计计算、以及针对稀疏网络结构的发现策略优化。
对于计划构建类似系统的团队，建议从最小可行产品开始：先实现基本的爬取和统计功能，再逐步添加高级特性如实时监控、预测分析和多协议支持。最重要的是保持系统的可观测性 —— 正如 Gemini 协议本身强调的简约哲学，监控系统也应该 "做一件事，并把它做好"。
资料来源：
- Gemini Protocol Deployment Statistics - obsessivefacts.com (2026-01-06)
- Gemini Search Engine Part 1a: Crawling - Lyndon Codes (2023-10-26)
- Lupa Crawler Source Code - framagit.org/bortzmeyer/lupa