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FastAPI

FastAPI 是一个用于构建 Python 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 暴露接口。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:

  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.
    integrationPattern string isolated How API Gateway integrations are generated for the API. Choose between isolated (default) and shared.
    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 Inherit The preferred IaC provider. By default this is inherited from your initial selection.
    moduleName string - Python module name

    生成器将在 <directory>/<api-name> 目录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
    • run.sh Lambda Web Adapter 引导脚本,通过 uvicorn 启动 FastAPI 应用
    • 文件夹<module_name>
      • __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

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

    from pydantic import BaseModel
    from .init import app, tracer
    class Item(BaseModel):
    name: str
    @app.get("/items/{item_id}")
    @tracer.capture_method
    def get_item(item_id: int) -> Item:
    return Item(name=...)
    @app.post("/items")
    @tracer.capture_method
    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. 通过 Lambda Web Adapter 使用 uvicorn 进行 AWS Lambda 部署
    6. 类型安全的流式传输(仅限 REST API)

    使用 AWS Lambda Powertools 实现可观测性

    Section titled “使用 AWS Lambda Powertools 实现可观测性”

    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"):
    # 在此处添加逻辑
    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
    • 按路由统计的指标

    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捕获并:

    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

    生成的 FastAPI 在使用 REST API 时开箱即支持流式响应。基础设施配置为使用 AWS Lambda Web Adapter 在 Lambda 内通过 uvicorn 运行您的 FastAPI,并在 API Gateway 中为所有 REST API 操作设置 ResponseTransferMode.STREAM,这使得流式传输可以与非流式操作并行工作。

    生成的 init.py 导出了 JsonStreamingResponse 类,该类提供类型安全的流式传输和正确的 OpenAPI 模式生成。这确保 connection 生成器 可以生成正确类型的流式客户端方法。

    from pydantic import BaseModel
    from .init import app, JsonStreamingResponse
    class Chunk(BaseModel):
    message: str
    async def generate_chunks():
    for i in range(100):
    yield Chunk(message=f"This is chunk {i}")
    @app.post(
    "/stream",
    response_class=JsonStreamingResponse,
    responses={200: JsonStreamingResponse.openapi_response(Chunk, "Stream of chunks")},
    )
    async def my_stream() -> JsonStreamingResponse:
    return JsonStreamingResponse(generate_chunks())

    JsonStreamingResponse 类:

    1. 将 Pydantic 模型序列化为 JSON Lines 格式(application/jsonl)
    2. 提供 openapi_response 辅助方法,生成包含 itemSchema 的正确 OpenAPI 模式,使 connection 生成器 能够生成类型安全的流式客户端方法

    要消费流式响应,可以使用 connection 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。您可以使用此代码部署 FastAPI。

    用于部署 API 的 CDK 构造位于 common/constructs 文件夹中。您可以在 CDK 应用程序中使用它:

    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(),
    });
    }
    }

    此配置设置:

    1. 为 FastAPI 应用中的每个操作创建 AWS Lambda 函数
    2. 将 API Gateway HTTP/REST API 作为函数触发器
    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: [...],
    }));

    如果您的 API 使用 shared 模式,共享路由 Lambda 函数通过 api.integrations.$router 暴露:

    const api = new MyApi(this, 'MyApi', {
    integrations: MyApi.defaultIntegrations(this).build(),
    });
    api.integrations.$router.handler.addEnvironment('LOG_LEVEL', 'DEBUG');

    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 integration 属性,其类型对应 HTTP 或 REST API 的相应 CDK 集成构造。withOverrides 方法也是类型安全的。例如将 getDocumentation API 指向外部网站托管的文档:

    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或希望在添加新操作时收到类型错误提示时非常有用:

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

    生成的 CDK API 构造支持两种集成模式:

    • isolated 为每个操作创建一个 Lambda 函数。这是生成 API 的默认模式。
    • shared 创建单个默认路由 Lambda 函数并在所有操作中复用,除非您覆盖特定集成。

    isolated 为每个操作提供更细粒度的权限和配置。shared 减少 Lambda 和 API Gateway 集成的数量,同时仍允许选择性覆盖。

    例如,将 pattern 设置为 'shared' 会创建单个函数而不是为每个集成创建一个:

    packages/common/constructs/src/app/apis/my-api.ts
    export class MyApi<...> extends ... {
    public static defaultIntegrations = (scope: Construct) => {
    ...
    return IntegrationBuilder.rest({
    pattern: 'shared',
    ...
    });
    };
    }

    由于 FastAPI 的操作在 Python 中定义而 CDK 基础设施在 TypeScript 中实现,我们通过代码生成工具向 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此文件。

    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 connection 生成器