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FastAPI

FastAPI 是一个用于在 Python 中构建 API 的框架。

FastAPI 生成器可创建带有 AWS CDK 或 Terraform 基础设施配置的新 FastAPI 项目。生成的后端使用 AWS Lambda 进行无服务器部署,通过 AWS API Gateway API 对外暴露。它配置了 AWS Lambda Powertools 用于可观测性,包括日志记录、AWS X-Ray 追踪和 Cloudwatch 指标。

您可以通过两种方式生成新的 FastAPI 项目:

  1. 安装 Nx Console VSCode Plugin 如果您尚未安装
  2. 在VSCode中打开Nx控制台
  3. 点击 Generate (UI) 在"Common Nx Commands"部分
  4. 搜索 @aws/nx-plugin - py#fast-api
  5. 填写必需参数
    • 点击 Generate
    参数 类型 默认值 描述
    name 必需 string - Name of the API project to generate
    computeType string ServerlessApiGatewayRestApi The type of compute to use to deploy this API. Choose between ServerlessApiGatewayRestApi (default) or ServerlessApiGatewayHttpApi.
    auth string IAM The method used to authenticate with your API. Choose between IAM (default), Cognito or None.
    directory string packages The directory to store the application in.
    iacProvider string CDK The preferred IaC provider
    moduleName string - Python module name

    生成器将在 <目录>/<API名称> 路径下创建以下项目结构:

    • project.json 项目配置和构建目标
    • pyproject.toml Python 项目配置和依赖项
    • 文件夹<模块名称>
      • __init__.py 模块初始化
      • init.py 设置 FastAPI 应用并配置 powertools 中间件
      • main.py API 实现
    • 文件夹scripts
      • generate_open_api.py 从 FastAPI 应用生成 OpenAPI 模式的脚本

    由于该生成器会根据您选择的 iacProvider 以基础设施即代码的形式输出,它将在 packages/common 目录下创建一个包含相关 CDK 构造体或 Terraform 模块的项目。

    通用的基础设施即代码项目结构如下:

    • 文件夹packages/common/constructs
      • 文件夹src
        • 文件夹app/ 针对特定项目/生成器的基础设施构造体
        • 文件夹core/ app 目录构造体重用的通用构造体
        • index.ts 导出 app 目录构造体的入口文件
      • project.json 项目构建目标与配置

    部署 API 时会生成以下文件:

    • 文件夹packages/common/constructs/src
      • 文件夹app
        • 文件夹apis
          • <project-name>.ts 用于部署 API 的 CDK 构造
      • 文件夹core
        • 文件夹api
          • http-api.ts 部署 HTTP API 的 CDK 构造(如果你选择部署 HTTP API)
          • rest-api.ts 部署 REST API 的 CDK 构造(如果你选择部署 REST API)
          • utils.ts API 构造的实用工具

    主要 API 实现位于 main.py 中。这是定义 API 路由及其实现的地方。示例如下:

    from .init import app, tracer
    from pydantic import BaseModel
    class Item(BaseModel):
    name: str
    @app.get("/items/{item_id}")
    def get_item(item_id: int) -> Item:
    return Item(name=...)
    @app.post("/items")
    def create_item(item: Item):
    return ...

    生成器自动配置了以下功能:

    1. 用于可观测性的 AWS Lambda Powertools 集成
    2. 错误处理中间件
    3. 请求/响应关联
    4. 指标收集
    5. 使用 Mangum 的 AWS Lambda 处理程序

    使用 AWS Lambda Powertools 进行可观测

    Section titled “使用 AWS Lambda Powertools 进行可观测”

    生成器使用 AWS Lambda Powertools 配置结构化日志记录。您可以在路由处理程序中访问日志记录器:

    from .init import app, logger
    @app.get("/items/{item_id}")
    def read_item(item_id: int):
    logger.info("Fetching item", extra={"item_id": item_id})
    return {"item_id": item_id}

    日志记录器自动包含:

    • 用于请求追踪的关联 ID
    • 请求路径和方法
    • Lambda 上下文信息
    • 冷启动指示器

    自动配置 AWS X-Ray 追踪。您可以为追踪添加自定义子段:

    from .init import app, tracer
    @app.get("/items/{item_id}")
    @tracer.capture_method
    def read_item(item_id: int):
    # 创建新的子段
    with tracer.provider.in_subsegment("fetch-item-details"):
    # 业务逻辑
    return {"item_id": item_id}

    自动收集每个请求的 CloudWatch 指标。您可以添加自定义指标:

    from .init import app, metrics
    from aws_lambda_powertools.metrics import MetricUnit
    @app.get("/items/{item_id}")
    def read_item(item_id: int):
    metrics.add_metric(name="ItemViewed", unit=MetricUnit.Count, value=1)
    return {"item_id": item_id}

    默认指标包括:

    • 请求计数
    • 成功/失败计数
    • 冷启动指标
    • 按路由指标

    生成器包含全面的错误处理:

    from fastapi import HTTPException
    @app.get("/items/{item_id}")
    def read_item(item_id: int):
    if item_id < 0:
    raise HTTPException(status_code=400, detail="Item ID must be positive")
    return {"item_id": item_id}

    未捕获的异常会被中间件拦截并:

    1. 记录完整异常和堆栈跟踪
    2. 记录失败指标
    3. 向客户端返回安全的 500 响应
    4. 保留关联 ID

    使用 FastAPI 时,可以通过 StreamingResponse 响应类型向调用方流式传输响应。

    由于 AWS API Gateway 不支持流式响应,您需要将 FastAPI 部署到支持此功能的平台。最简单的选择是使用 AWS Lambda 函数 URL。

    要实现此功能,可以替换生成的 common/constructs/src/app/apis/<名称>-api.ts 构造,改用部署函数 URL 的构造。

    流式 FunctionURL 构造示例
    import { Duration, Stack, CfnOutput } from 'aws-cdk-lib';
    import { IGrantable, Grant } from 'aws-cdk-lib/aws-iam';
    import {
    Runtime,
    Code,
    Tracing,
    LayerVersion,
    FunctionUrlAuthType,
    InvokeMode,
    Function,
    } from 'aws-cdk-lib/aws-lambda';
    import { Construct } from 'constructs';
    import url from 'url';
    import { RuntimeConfig } from '../../core/runtime-config.js';
    export class MyApi extends Construct {
    public readonly handler: Function;
    constructor(scope: Construct, id: string) {
    super(scope, id);
    this.handler = new Function(this, 'Handler', {
    runtime: Runtime.PYTHON_3_12,
    handler: 'run.sh',
    code: Code.fromAsset(
    url.fileURLToPath(
    new URL(
    '../../../../../../dist/packages/my_api/bundle',
    import.meta.url,
    ),
    ),
    ),
    timeout: Duration.seconds(30),
    tracing: Tracing.ACTIVE,
    environment: {
    AWS_CONNECTION_REUSE_ENABLED: '1',
    },
    });
    const stack = Stack.of(this);
    this.handler.addLayers(
    LayerVersion.fromLayerVersionArn(
    this,
    'LWALayer',
    `arn:aws:lambda:${stack.region}:753240598075:layer:LambdaAdapterLayerX86:24`,
    ),
    );
    this.handler.addEnvironment('PORT', '8000');
    this.handler.addEnvironment('AWS_LWA_INVOKE_MODE', 'response_stream');
    this.handler.addEnvironment('AWS_LAMBDA_EXEC_WRAPPER', '/opt/bootstrap');
    const functionUrl = this.handler.addFunctionUrl({
    authType: FunctionUrlAuthType.AWS_IAM,
    invokeMode: InvokeMode.RESPONSE_STREAM,
    cors: {
    allowedOrigins: ['*'],
    allowedHeaders: [
    'authorization',
    'content-type',
    'x-amz-content-sha256',
    'x-amz-date',
    'x-amz-security-token',
    ],
    },
    });
    new CfnOutput(this, 'MyApiUrl', { value: functionUrl.url });
    // 在运行时配置中注册 API URL 供客户端发现
    RuntimeConfig.ensure(this).config.apis = {
    ...RuntimeConfig.ensure(this).config.apis!,
    MyApi: functionUrl.url,
    };
    }
    public grantInvokeAccess(grantee: IGrantable) {
    Grant.addToPrincipal({
    grantee,
    actions: ['lambda:InvokeFunctionUrl'],
    resourceArns: [this.handler.functionArn],
    conditions: {
    StringEquals: {
    'lambda:FunctionUrlAuthType': 'AWS_IAM',
    },
    },
    });
    }
    }

    更新基础设施以支持流式传输后,可以在 FastAPI 中实现流式 API。API 应:

    • 返回 StreamingResponse
    • 声明每个响应块的返回类型
    • 如果计划使用 API 连接,需添加 OpenAPI 供应商扩展 x-streaming: true

    例如,如果要从 API 流式传输一系列 JSON 对象,可以按如下方式实现:

    from pydantic import BaseModel
    from fastapi.responses import StreamingResponse
    class Chunk(BaseModel):
    message: str
    timestamp: datetime
    async def stream_chunks():
    for i in range(0, 100):
    yield Chunk(message=f"This is chunk {i}", timestamp=datetime.now())
    @app.get("/stream", openapi_extra={'x-streaming': True})
    def my_stream() -> Chunk:
    return StreamingResponse(stream_chunks(), media_type="application/json")

    要消费流式响应,可以使用 API 连接生成器,该生成器将提供类型安全的方法来迭代流式数据块。

    FastAPI 生成器根据您选择的 iacProvider 创建 CDK 或 Terraform 基础设施即代码。您可以使用这些代码来部署 FastAPI。

    CDK 构造位于 common/constructs 文件夹中。您可以在 CDK 应用程序中使用:

    import { MyApi } from ':my-scope/common-constructs';
    export class ExampleStack extends Stack {
    constructor(scope: Construct, id: string) {
    // 将 API 添加到堆栈
    const api = new MyApi(this, 'MyApi', {
    integrations: MyApi.defaultIntegrations(this).build(),
    });
    }
    }

    此配置将设置:

    1. 为 FastAPI 应用中的每个操作创建 AWS Lambda 函数
    2. 作为函数触发器的 API Gateway HTTP/REST API
    3. IAM 角色和权限
    4. CloudWatch 日志组
    5. X-Ray 追踪配置
    6. CloudWatch 指标命名空间

    REST/HTTP API 的 CDK 构造被配置为提供类型安全接口,用于为每个操作定义集成。

    CDK 构造提供如下所述完整的类型安全集成支持。

    您可以使用静态方法 defaultIntegrations 来应用默认模式,这会为每个操作定义独立的 AWS Lambda 函数:

    new MyApi(this, 'MyApi', {
    integrations: MyApi.defaultIntegrations(this).build(),
    });

    您可以通过 API 构造的 integrations 属性以类型安全的方式访问底层 AWS Lambda 函数。例如,如果您的 API 定义了名为 sayHello 的操作,并需要为此函数添加权限:

    const api = new MyApi(this, 'MyApi', {
    integrations: MyApi.defaultIntegrations(this).build(),
    });
    // sayHello 的类型与 API 中定义的操作相匹配
    api.integrations.sayHello.handler.addToRolePolicy(new PolicyStatement({
    effect: Effect.ALLOW,
    actions: [...],
    resources: [...],
    }));

    如需自定义创建 Lambda 函数时的默认选项,可使用 withDefaultOptions 方法。例如为所有 Lambda 函数配置 VPC:

    const vpc = new Vpc(this, 'Vpc', ...);
    new MyApi(this, 'MyApi', {
    integrations: MyApi.defaultIntegrations(this)
    .withDefaultOptions({
    vpc,
    })
    .build(),
    });

    使用 withOverrides 方法可以覆盖特定操作的集成。每个覆盖必须指定类型正确的 integration 属性。例如将 getDocumentation API 指向外部网站:

    new MyApi(this, 'MyApi', {
    integrations: MyApi.defaultIntegrations(this)
    .withOverrides({
    getDocumentation: {
    integration: new HttpIntegration('https://example.com/documentation'),
    },
    })
    .build(),
    });

    覆盖后的集成通过 api.integrations.getDocumentation 访问时将不再具有 handler 属性。

    您可以为集成添加额外属性以实现类型安全的抽象。例如为 REST API 创建 S3 集成后引用存储桶:

    const storageBucket = new Bucket(this, 'Bucket', { ... });
    const apiGatewayRole = new Role(this, 'ApiGatewayS3Role', {
    assumedBy: new ServicePrincipal('apigateway.amazonaws.com'),
    });
    storageBucket.grantRead(apiGatewayRole);
    const api = new MyApi(this, 'MyApi', {
    integrations: MyApi.defaultIntegrations(this)
    .withOverrides({
    getFile: {
    bucket: storageBucket,
    integration: new AwsIntegration({
    service: 's3',
    integrationHttpMethod: 'GET',
    path: `${storageBucket.bucketName}/{fileName}`,
    options: {
    credentialsRole: apiGatewayRole,
    requestParameters: {
    'integration.request.path.fileName': 'method.request.querystring.fileName',
    },
    integrationResponses: [{ statusCode: '200' }],
    },
    }),
    options: {
    requestParameters: {
    'method.request.querystring.fileName': true,
    },
    methodResponses: [{
    statusCode: '200',
    }],
    }
    },
    })
    .build(),
    });
    // 后续可类型安全地访问我们定义的 bucket 属性
    api.integrations.getFile.bucket.grantRead(...);

    可在集成中提供 options 来覆盖特定方法选项,例如为 getDocumentation 操作使用 Cognito 认证:

    new MyApi(this, 'MyApi', {
    integrations: MyApi.defaultIntegrations(this)
    .withOverrides({
    getDocumentation: {
    integration: new HttpIntegration('https://example.com/documentation'),
    options: {
    authorizer: new CognitoUserPoolsAuthorizer(...) // REST API 使用,HTTP API 使用 HttpUserPoolAuthorizer
    }
    },
    })
    .build(),
    });

    您可以选择不使用默认集成,直接为每个操作提供集成。这在需要不同集成类型时非常有用:

    new MyApi(this, 'MyApi', {
    integrations: {
    sayHello: {
    integration: new LambdaIntegration(...),
    },
    getDocumentation: {
    integration: new HttpIntegration(...),
    },
    },
    });

    如需部署单个 Lambda 函数处理所有请求,可修改 defaultIntegrations 方法:

    packages/common/constructs/src/app/apis/my-api.ts
    export class MyApi<...> extends ... {
    public static defaultIntegrations = (scope: Construct) => {
    const router = new Function(scope, 'RouterHandler', { ... });
    return IntegrationBuilder.rest({
    ...
    buildDefaultIntegration: (op) => {
    return {
    // 所有集成引用同一个路由处理器
    integration: new LambdaIntegration(router),
    };
    },
    });
    };
    }

    由于 FastAPI 的操作在 Python 中定义,而 CDK 基础设施在 TypeScript 中定义,我们通过代码生成机制向 CDK 构造提供元数据,以实现类型安全的集成接口。

    在公共构造的 project.json 中添加了 generate:<ApiName>-metadata 目标以促进此代码生成,该目标会生成类似 packages/common/constructs/src/generated/my-api/metadata.gen.ts 的文件。由于这是在构建时生成的,因此版本控制中会忽略该文件。

    如果选择使用 IAM 身份验证,可以使用 grantInvokeAccess 方法授予 API 访问权限:

    api.grantInvokeAccess(myIdentityPool.authenticatedRole);

    生成器配置了本地开发服务器,可通过以下命令运行:

    Terminal window
    pnpm nx run my-api:serve

    这将启动本地 FastAPI 开发服务器,包含:

    • 代码更改时自动重载
    • /docs/redoc 提供交互式 API 文档
    • /openapi.json 提供 OpenAPI 模式

    要从 React 网站调用 API,可以使用 api-connection 生成器。