azure-cosmos-db-py

Создавайте сервисы Azure Cosmos DB NoSQL на Python/FastAPI, следуя шаблонам производственного уровня. Используйте при реализации настройки клиента базы данных с двойной аутентификацией…

npx skills add https://github.com/microsoft/skills --skill azure-cosmos-db-py

Cosmos DB Service Implementation

Build production-grade Azure Cosmos DB NoSQL services following clean code, security best practices, and TDD principles.

Installation

pip install azure-cosmos azure-identity

Environment Variables

COSMOS_ENDPOINT=https://<account>.documents.azure.com:443/  # Required for all auth methods
COSMOS_DATABASE_NAME=<database-name>  # Required for all auth methods
COSMOS_CONTAINER_ID=<container-id>  # Required for all auth methods
# For emulator only (not production)
COSMOS_KEY=<emulator-key>  # Only required for key-based auth or emulator
AZURE_TOKEN_CREDENTIALS=prod # Required only if DefaultAzureCredential is used in production

Authentication & Lifecycle

🔑 Two rules apply to every code sample below:

  1. Prefer DefaultAzureCredential. It works locally (Azure CLI / VS Code / Developer CLI) and in Azure (managed identity, workload identity) with no code change. Avoid connection strings, account/API keys — they bypass Entra audit and rotation.
    • Local dev: DefaultAzureCredential works as-is.
    • Production: set AZURE_TOKEN_CREDENTIALS=prod (or AZURE_TOKEN_CREDENTIALS=<specific_credential>) to constrain the credential chain to production-safe credentials.
  2. Wrap every client in a context manager so HTTP transports, sockets, and token caches are released deterministically:
    • Sync: with <Client>(...) as client:
    • Async: async with <Client>(...) as client: and async with DefaultAzureCredential() as credential: (from azure.identity.aio)

Snippets may abbreviate this setup, but production code should always follow both rules.

DefaultAzureCredential (preferred):

import os
from azure.cosmos import CosmosClient
from azure.identity import DefaultAzureCredential, ManagedIdentityCredential

# Local dev: DefaultAzureCredential. Production: set AZURE_TOKEN_CREDENTIALS=prod or AZURE_TOKEN_CREDENTIALS=<specific_credential>
credential = DefaultAzureCredential(require_envvar=True)
# Or use a specific credential directly in production:
# See https://learn.microsoft.com/python/api/overview/azure/identity-readme?view=azure-python#credential-classes
# credential = ManagedIdentityCredential()

with CosmosClient(
    url=os.environ["COSMOS_ENDPOINT"],
    credential=credential
) as client:
    # Use client here (see following sections for operations)
    ...

Emulator (local development):

from azure.cosmos import CosmosClient

with CosmosClient(
    url="https://localhost:8081",
    credential=os.environ["COSMOS_KEY"],
    connection_verify=False
) as client:
    # Use client here (see following sections for operations)
    ...

Architecture Overview

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                         FastAPI Router                          │
│  - Auth dependencies (get_current_user, get_current_user_required)
│  - HTTP error responses (HTTPException)                         │
└──────────────────────────────┬──────────────────────────────────┘
                               │
┌──────────────────────────────▼──────────────────────────────────┐
│                        Service Layer                            │
│  - Business logic and validation                                │
│  - Document ↔ Model conversion                                  │
│  - Graceful degradation when Cosmos unavailable                 │
└──────────────────────────────┬──────────────────────────────────┘
                               │
┌──────────────────────────────▼──────────────────────────────────┐
│                     Cosmos DB Client Module                     │
│  - Singleton container initialization                           │
│  - Dual auth: DefaultAzureCredential (Azure) / Key (emulator)   │
│  - Async wrapper via run_in_threadpool                          │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Quick Start

1. Client Module Setup

Create a singleton Cosmos client with dual authentication:

# db/cosmos.py
from azure.cosmos import CosmosClient
from azure.identity import DefaultAzureCredential
from starlette.concurrency import run_in_threadpool

_cosmos_container = None

def _is_emulator_endpoint(endpoint: str) -> bool:
    return "localhost" in endpoint or "127.0.0.1" in endpoint

async def get_container():
    global _cosmos_container
    if _cosmos_container is None:
        # Singleton: client lives for the FastAPI app lifetime; close in a lifespan shutdown handler.
        if _is_emulator_endpoint(settings.cosmos_endpoint):
            client = CosmosClient(
                url=settings.cosmos_endpoint,
                credential=settings.cosmos_key,
                connection_verify=False
            )
        else:
            client = CosmosClient(
                url=settings.cosmos_endpoint,
                credential=DefaultAzureCredential()
            )
        db = client.get_database_client(settings.cosmos_database_name)
        _cosmos_container = db.get_container_client(settings.cosmos_container_id)
    return _cosmos_container

Full implementation: See references/client-setup.md

2. Pydantic Model Hierarchy

Use five-tier model pattern for clean separation:

class ProjectBase(BaseModel):           # Shared fields
    name: str = Field(..., min_length=1, max_length=200)

class ProjectCreate(ProjectBase):       # Creation request
    workspace_id: str = Field(..., alias="workspaceId")

class ProjectUpdate(BaseModel):         # Partial updates (all optional)
    name: Optional[str] = Field(None, min_length=1)

class Project(ProjectBase):             # API response
    id: str
    created_at: datetime = Field(..., alias="createdAt")

class ProjectInDB(Project):             # Internal with docType
    doc_type: str = "project"

3. Service Layer Pattern

class ProjectService:
    def _use_cosmos(self) -> bool:
        return get_container() is not None
    
    async def get_by_id(self, project_id: str, workspace_id: str) -> Project | None:
        if not self._use_cosmos():
            return None
        doc = await get_document(project_id, partition_key=workspace_id)
        if doc is None:
            return None
        return self._doc_to_model(doc)

Full patterns: See references/service-layer.md

Core Principles

Security Requirements

  1. RBAC Authentication: Use DefaultAzureCredential in Azure — never store keys in code
  2. Emulator-Only Keys: Hardcode the well-known emulator key only for local development
  3. Parameterized Queries: Always use @parameter syntax — never string concatenation
  4. Partition Key Validation: Validate partition key access matches user authorization

Clean Code Conventions

  1. Single Responsibility: Client module handles connection; services handle business logic
  2. Graceful Degradation: Services return None/[] when Cosmos unavailable
  3. Consistent Naming: _doc_to_model(), _model_to_doc(), _use_cosmos()
  4. Type Hints: Full typing on all public methods
  5. CamelCase Aliases: Use Field(alias="camelCase") for JSON serialization

TDD Requirements

Write tests BEFORE implementation using these patterns:

@pytest.fixture
def mock_cosmos_container(mocker):
    container = mocker.MagicMock()
    mocker.patch("app.db.cosmos.get_container", return_value=container)
    return container

@pytest.mark.asyncio
async def test_get_project_by_id_returns_project(mock_cosmos_container):
    # Arrange
    mock_cosmos_container.read_item.return_value = {"id": "123", "name": "Test"}
    
    # Act
    result = await project_service.get_by_id("123", "workspace-1")
    
    # Assert
    assert result.id == "123"
    assert result.name == "Test"

Full testing guide: See references/testing.md

Best Practices

  1. This skill uses async throughout (azure.cosmos.aio); do not mix with the sync azure.cosmos client. Keep the whole FastAPI request path async — don't pair sync Cosmos calls with async handlers.
  2. Always use context managers for clients and async credentials. Wrap the client in async with CosmosClient(...) as client: (or manage its lifetime via FastAPI lifespan and close it explicitly). For async DefaultAzureCredential from azure.identity.aio, also use async with credential: so tokens and transports are cleaned up.

Reference Files

FileWhen to Read
references/client-setup.mdSetting up Cosmos client with dual auth, SSL config, singleton pattern
references/service-layer.mdImplementing full service class with CRUD, conversions, graceful degradation
references/testing.mdWriting pytest tests, mocking Cosmos, integration test setup
references/partitioning.mdChoosing partition keys, cross-partition queries, move operations
references/error-handling.mdHandling CosmosResourceNotFoundError, logging, HTTP error mapping

Template Files

FilePurpose
assets/cosmos_client_template.pyReady-to-use client module
assets/service_template.pyService class skeleton
assets/conftest_template.pypytest fixtures for Cosmos mocking

Quality Attributes (NFRs)

Reliability

  • Graceful degradation when Cosmos unavailable
  • Retry logic with exponential backoff for transient failures
  • Connection pooling via singleton pattern

Security

  • Zero secrets in code (RBAC via DefaultAzureCredential)
  • Parameterized queries prevent injection
  • Partition key isolation enforces data boundaries

Maintainability

  • Five-tier model pattern enables schema evolution
  • Service layer decouples business logic from storage
  • Consistent patterns across all entity services

Testability

  • Dependency injection via get_container()
  • Easy mocking with module-level globals
  • Clear separation enables unit testing without Cosmos

Performance

  • Partition key queries avoid cross-partition scans
  • Async wrapping prevents blocking FastAPI event loop
  • Minimal document conversion overhead

Больше skills от microsoft

oss-growth
microsoft
Персона OSS-хакера роста
official
microsoft-foundry
microsoft
Развёртывание, оценка и управление агентами Foundry «под ключ»: сборка Docker, отправка в ACR, создание хостируемых и промпт-агентов, запуск контейнера, пакетная оценка, непрерывная оценка, оптимизатор промптов, agent.yaml, курирование датасетов из трейсов. ИСПОЛЬЗУЙТЕ ДЛЯ: развёртывания агента в Foundry, хостируемого агента, создания агента, вызова агента, оценки агента, запуска пакетной оценки, непрерывной оценки, непрерывного мониторинга, статуса непрерывной оценки, оптимизации промпта, улучшения промпта, оптимизатора промптов, оптимизации инструкций агента, улучшения агента...
officialdevelopmentdevops
azure-ai
microsoft
Используется для Azure AI: поиск, речь, OpenAI, анализ документов. Помогает с поиском, векторным/гибридным поиском, преобразованием речи в текст, синтезом речи, транскрипцией, OCR. КОГДА: AI Search, поиск по запросу, векторный поиск, гибридный поиск, семантический поиск, преобразование речи в текст, синтез речи, транскрибирование, OCR, преобразование текста в речь.
officialdevelopmentapi
azure-deploy
microsoft
Выполнение развертываний Azure для УЖЕ ПОДГОТОВЛЕННЫХ приложений, имеющих существующие файлы .azure/deployment-plan.md и инфраструктуры. НЕ используйте этот навык, когда пользователь просит СОЗДАТЬ новое приложение — используйте azure-prepare. Этот навык выполняет команды azd up, azd deploy, terraform apply и az deployment со встроенным восстановлением после ошибок. Требует .azure/deployment-plan.md от azure-prepare и подтвержденный статус от azure-validate. КОГДА: "запустить azd up", "запустить azd deploy", "выполнить развертывание",...
officialdevopsaws
azure-storage
microsoft
Сервисы Azure Storage, включая Blob Storage, File Shares, Queue Storage, Table Storage и Data Lake. Отвечает на вопросы об уровнях доступа к хранилищу (горячий, холодный, холодный, архивный), когда использовать каждый уровень и сравнение уровней. Предоставляет объектное хранилище, SMB-файловые ресурсы, асинхронный обмен сообщениями, NoSQL-ключ-значение и аналитику больших данных. Включает управление жизненным циклом. ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ: хранилища BLOB-объектов, файловых ресурсов, хранилища очередей, табличного хранилища, Data Lake, загрузки файлов, скачивания BLOB-объектов, учетных записей хранения, уровней доступа,...
officialdevelopmentdatabase
azure-diagnostics
microsoft
Отладка проблем Azure в рабочей среде с помощью AppLens, Azure Monitor, работоспособности ресурсов и безопасной триаж. КОГДА: отладка проблем в рабочей среде, устранение неполадок службы приложений, высокая загрузка ЦП службы приложений, сбой развертывания службы приложений, устранение неполадок контейнерных приложений, устранение неполадок функций, устранение неполадок AKS, kubectl не может подключиться, сбои kube-system/CoreDNS, pod в состоянии ожидания, crashloop, узел не готов, сбои обновления, анализ журналов, KQL, аналитика, сбои извлечения образов, проблемы холодного запуска, сбои проверки работоспособности,...
officialdevopsdevelopment
azure-prepare
microsoft
Подготовка приложений Azure к развертыванию (инфра Bicep/Terraform, azure.yaml, Dockerfiles). Используйте для создания/модернизации или создания+развертывания; не для межоблачной миграции (используйте azure-cloud-migrate). НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ДЛЯ: приложений copilot-sdk (используйте azure-hosted-copilot-sdk). КОГДА: "создать приложение", "создать веб-приложение", "создать API", "создать бессерверный HTTP API", "создать фронтенд", "создать бэкенд", "собрать сервис", "модернизировать приложение", "обновить приложение", "добавить аутентификацию", "добавить кэширование", "разместить в Azure", "создать и...
officialdevelopmentdevops
azure-validate
microsoft
Предварительная проверка развертывания на готовность Azure. Выполняет глубокие проверки конфигурации, инфраструктуры (Bicep или Terraform), назначений ролей RBAC, разрешений управляемых удостоверений и предварительных требований перед развертыванием. КОГДА: проверить мое приложение, проверить готовность к развертыванию, выполнить предварительные проверки, проверить конфигурацию, проверить готовность к развертыванию, проверить azure.yaml, проверить Bicep, протестировать перед развертыванием, устранить ошибки развертывания, проверить Azure Functions, проверить приложение-функцию, проверить бессерверное...
officialdevopstesting