azure-cosmos-db-py

โดย microsoft

สร้างบริการ Azure Cosmos DB NoSQL ด้วย Python/FastAPI ตามรูปแบบระดับการผลิต ใช้เมื่อต้องการติดตั้งไคลเอนต์ฐานข้อมูลที่มีการตรวจสอบสิทธิ์แบบคู่…

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

Skills เพิ่มเติมจาก microsoft

oss-growth
microsoft
บุคลิกภาพนักเติบโตโอเอสเอส
official
microsoft-foundry
microsoft
ปรับใช้ ประเมิน และจัดการ Foundry agents แบบครบวงจร: สร้าง Docker, push ไปยัง ACR, สร้าง hosted/prompt agent, เริ่ม container, batch eval, continuous eval, เวิร์กโฟลว์ prompt optimizer, agent.yaml, จัดชุดข้อมูลจาก traces ใช้สำหรับ: ปรับใช้ agent ไปยัง Foundry, hosted agent, สร้าง agent, เรียกใช้ agent, ประเมิน agent, รัน batch eval, continuous eval, การตรวจสอบต่อเนื่อง, สถานะ continuous eval, ปรับแต่ง prompt, ปรับปรุง prompt, prompt optimizer, ปรับแต่งคำแนะนำ agent, ปรับปรุง agent...
officialdevelopmentdevops
azure-ai
microsoft
ใช้สำหรับ Azure AI: ค้นหา, คำพูด, OpenAI, การประมวลผลเอกสารอัจฉริยะ ช่วยในการค้นหา, การค้นหาแบบเวกเตอร์/ไฮบริด, การแปลงคำพูดเป็นข้อความ, การแปลงข้อความเป็นคำพูด, การถอดเสียง, OCR เมื่อ: การค้นหา AI, การค้นหาคำถาม, การค้นหาแบบเวกเตอร์, การค้นหาแบบไฮบริด, การค้นหาเชิงความหมาย, การแปลงคำพูดเป็นข้อความ, การแปลงข้อความเป็นคำพูด, การถอดเสียง, OCR, แปลงข้อความเป็นคำพูด
officialdevelopmentapi
azure-deploy
microsoft
ดำเนินการปรับใช้ Azure สำหรับแอปพลิเคชันที่เตรียมไว้แล้วซึ่งมีไฟล์ .azure/deployment-plan.md และไฟล์โครงสร้างพื้นฐานอยู่แล้ว ห้ามใช้ทักษะนี้เมื่อผู้ใช้ขอสร้างแอปพลิเคชันใหม่ ให้ใช้ azure-prepare แทน ทักษะนี้รันคำสั่ง azd up, azd deploy, terraform apply และ az deployment พร้อมการกู้คืนข้อผิดพลาดในตัว ต้องมี .azure/deployment-plan.md จาก azure-prepare และสถานะที่ตรวจสอบแล้วจาก azure-validate เมื่อ: "run azd up", "run azd deploy", "execute deployment",...
officialdevopsaws
azure-storage
microsoft
บริการ Azure Storage รวมถึง Blob Storage, File Shares, Queue Storage, Table Storage และ Data Lake ตอบคำถามเกี่ยวกับระดับการเข้าถึงพื้นที่จัดเก็บ (hot, cool, cold, archive) ว่าเมื่อใดควรใช้แต่ละระดับ และการเปรียบเทียบระดับ ให้บริการจัดเก็บวัตถุ, แชร์ไฟล์ SMB, การส่งข้อความแบบอะซิงโครนัส, NoSQL key-value และการวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ รวมถึงการจัดการวงจรชีวิต ใช้สำหรับ: blob storage, file shares, queue storage, table storage, data lake, อัปโหลดไฟล์, ดาวน์โหลด blobs, storage accounts, access tiers,...
officialdevelopmentdatabase
azure-diagnostics
microsoft
ดีบักปัญหาการผลิตบน Azure โดยใช้ AppLens, Azure Monitor, สถานะทรัพยากร และการจัดลำดับความสำคัญอย่างปลอดภัย เมื่อ: ดีบักปัญหาการผลิต, แก้ไขปัญหาแอปบริการ, แอปบริการ CPU สูง, แอปบริการล้มเหลวในการปรับใช้, แก้ไขปัญหาคอนเทนเนอร์แอป, แก้ไขปัญหาฟังก์ชัน, แก้ไขปัญหา AKS, kubectl ไม่สามารถเชื่อมต่อ, kube-system/CoreDNS ล้มเหลว, pod รอ, crashloop, node ไม่พร้อม, การอัปเกรดล้มเหลว, วิเคราะห์บันทึก, KQL, ข้อมูลเชิงลึก, การดึงอิมเมจล้มเหลว, ปัญหาการเริ่มต้นเย็น, การตรวจสอบสถานะล้มเหลว,...
officialdevopsdevelopment
azure-prepare
microsoft
เตรียมแอปพลิเคชัน Azure สำหรับการปรับใช้ (infra Bicep/Terraform, azure.yaml, Dockerfiles) ใช้สำหรับสร้าง/ปรับปรุงให้ทันสมัย หรือสร้าง+ปรับใช้ ไม่ใช่สำหรับการย้ายข้ามคลาวด์ (ใช้ azure-cloud-migrate) ห้ามใช้สำหรับ: แอป copilot-sdk (ใช้ azure-hosted-copilot-sdk) เมื่อ: "สร้างแอป", "สร้างเว็บแอป", "สร้าง API", "สร้าง HTTP API แบบไร้เซิร์ฟเวอร์", "สร้างฟรอนต์เอนด์", "สร้างแบ็กเอนด์", "สร้างบริการ", "ปรับปรุงแอปพลิเคชันให้ทันสมัย", "อัปเดตแอปพลิเคชัน", "เพิ่มการรับรองความถูกต้อง", "เพิ่มการแคช", "โฮสต์บน Azure", "สร้างและ...
officialdevelopmentdevops
azure-validate
microsoft
การตรวจสอบความพร้อมก่อนการปรับใช้สำหรับ Azure ตรวจสอบเชิงลึกเกี่ยวกับการกำหนดค่า โครงสร้างพื้นฐาน (Bicep หรือ Terraform) การกำหนดบทบาท RBAC สิทธิ์ของ managed identity และข้อกำหนดเบื้องต้นก่อนการปรับใช้ เมื่อ: ตรวจสอบแอปของฉัน ตรวจสอบความพร้อมในการปรับใช้ เรียกใช้การตรวจสอบก่อนดำเนินการ ยืนยันการกำหนดค่า ตรวจสอบว่าพร้อมปรับใช้หรือไม่ ตรวจสอบ azure.yaml ตรวจสอบ Bicep ทดสอบก่อนปรับใช้ แก้ไขข้อผิดพลาดในการปรับใช้ ตรวจสอบ Azure Functions ตรวจสอบ function app ตรวจสอบ serverless...
officialdevopstesting