opción

azure-cosmos-db-py

microsoft/skills microsoft/skills

Crea servicios NoSQL de Azure Cosmos DB aptos para producción con Python/FastAPI, incluyendo la configuración del cliente con autenticación dual, operaciones CRUD en la capa de servicio, estrategias de claves de partición, consultas parametrizadas y patrones de TDD.

...Expandir todo
8
Tiempo actualizado 12 de septiembre de 2026

Implementación del servicio Cosmos DB

Crea servicios NoSQL de Azure Cosmos DB aptos para producción siguiendo las normas de código limpio, las mejores prácticas de seguridad y los principios de TDD.

Instalación

pip install azure-cosmos azure-identity

Variables de entorno

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

Autenticación y ciclo de vida

🔑 Hay dos reglas que se aplican a todos los ejemplos de código que aparecen a continuación:

  1. Da prioridad a DefaultAzureCredential. Funciona tanto a nivel local (Azure CLI, VS Code, Developer CLI) como en Azure (identidad gestionada, identidad de carga de trabajo) sin necesidad de modificar el código. Evita las cadenas de conexión y las claves de cuenta o API, ya que estas eluden la auditoría y la rotación de Entra.
    • Desarrollo local: DefaultAzureCredential funciona tal cual.
    • Producción: configura AZURE_TOKEN_CREDENTIALS=prod (o AZURE_TOKEN_CREDENTIALS=) para limitar la cadena de credenciales a aquellas seguras para el entorno de producción.
  2. Envuelve cada cliente en un gestor de contexto para que los transportes HTTP, los sockets y las cachés de tokens se liberen de forma determinista:
    • Sincrónico: with (...) as client:
    • Asíncrono: async with (...) as client: y async with DefaultAzureCredential() as credential: (de azure.identity.aio)

Los fragmentos de código pueden abreviar esta configuración, pero el código de producción siempre debe seguir ambas reglas.

DefaultAzureCredential (preferible):

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=
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)
    ...

Emulador (desarrollo local):

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)
    ...

Descripción general de la arquitectura

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                         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                          │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Inicio rápido

1. Configuración del módulo cliente

Crea un cliente Cosmos de tipo singleton con autenticación dual:

# 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

Implementación completa: Véase references/client-setup.md

2. Jerarquía de modelos de Pydantic

Utiliza el patrón de modelo de cinco capas para una separación clara:

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. Patrón de la capa de servicio

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)

Patrones completos: Véase references/service-layer.md

Principios fundamentales

Requisitos de seguridad

  1. Autenticación RBAC: utiliza DefaultAzureCredential en Azure; nunca almacenes claves en el código
  2. Claves exclusivas del emulador: codifica de forma fija la clave conocida del emulador solo para el desarrollo local
  3. Consultas parametrizadas: utiliza siempre @parameter la sintaxis; nunca la concatenación de cadenas
  4. Validación de la clave de partición: comprueba que el acceso a la clave de partición se ajuste a la autorización del usuario

Convenciones de código limpio

  1. Responsabilidad única: el módulo cliente gestiona la conexión; los servicios gestionan la lógica de negocio
  2. Degradación elegante: los servicios devuelven None/[] cuando Cosmos no está disponible
  3. Nomenclatura coherente: _doc_to_model(), _model_to_doc(), _use_cosmos()
  4. Indicadores de tipo: tipado completo en todos los métodos públicos
  5. Alias en CamelCase: se utiliza Field(alias="camelCase") para la serialización JSON

Requisitos de TDD

Escribe las pruebas ANTES de la implementación utilizando estos patrones:

@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"

Guía completa de pruebas: Véase references/testing.md

Buenas prácticas

  1. Esta habilidad utiliza async en todo momento (azure.cosmos.aio); no lo mezcles con el cliente azure.cosmos sincrónico. Mantén toda la ruta de solicitud de FastAPI asíncrona: no combines llamadas sincrónicas a Cosmos con controladores asíncronos.
  2. Utiliza siempre gestores de contexto para los clientes y las credenciales asíncronas. Envuelve el cliente en async with CosmosClient(...) as client: (o gestiona su ciclo de vida mediante el ciclo de vida de FastAPI y ciérralo explícitamente). Para DefaultAzureCredential de azure.identity.aio, utiliza también async with credential: para que se eliminen los tokens y los transportes.

Archivos de referencia

Archivo Cuándo leerlo
references/client-setup.md Configuración del cliente Cosmos con autenticación dual, configuración SSL y patrón singleton
references/service-layer.md Implementación de una clase de servicio completa con CRUD, conversiones y degradación elegante
references/testing.md Escritura de pruebas con pytest, simulación de Cosmos y configuración de pruebas de integración
references/partitioning.md Elección de claves de partición, consultas entre particiones, operaciones de traslado
referencias/gestión-de-errores.md Gestión de CosmosResourceNotFoundError, registro en el diario, asignación de errores HTTP

Archivos de plantilla

Archivo Finalidad
assets/cosmos_client_template.py Módulo de cliente listo para usar
assets/service_template.py Esqueleto de clase de servicio
assets/conftest_template.py Fixtures de pytest para la simulación de Cosmos

Atributos de calidad (NFR)

Fiabilidad

  • Degradación gradual cuando Cosmos no está disponible
  • Lógica de reintento con retroceso exponencial para fallos transitorios
  • Agrupación de conexiones mediante el patrón singleton

Seguridad

  • Cero secretos en el código (RBAC mediante DefaultAzureCredential)
  • Las consultas parametrizadas evitan la inyección
  • El aislamiento por clave de partición garantiza los límites de los datos

Mantenibilidad

  • El patrón de modelo de cinco capas permite la evolución del esquema
  • La capa de servicio desacopla la lógica de negocio del almacenamiento
  • Patrones coherentes en todos los servicios de entidad

Capacidad de prueba

  • Inyección de dependencias mediante get_container()
  • Fácil simulación con variables globales a nivel de módulo
  • La clara separación permite realizar pruebas unitarias sin Cosmos

Rendimiento

  • Las consultas con clave de partición evitan los escaneos entre particiones
  • El envoltorio asíncrono evita el bloqueo del bucle de eventos de FastAPI
  • Sobrecarga mínima en la conversión de documentos
Ver en GitHub
---
name: azure-cosmos-db-py
description: Build production-grade Azure Cosmos DB NoSQL services with Python/FastAPI, including client setup with dual authentication, service layer CRUD operations, partition key strategies, parameterized queries, and TDD patterns.
license: MIT
---

# Cosmos DB Service Implementation

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

## Installation

```bash
pip install azure-cosmos azure-identity
```

## Environment Variables

```bash
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)**:
```python
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)**:
```python
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:

```python
# 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](references/client-setup.md)

### 2. Pydantic Model Hierarchy

Use five-tier model pattern for clean separation:

```python
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

```python
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](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:

```python
@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](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

| File | When to Read |
|------|--------------|
| [references/client-setup.md](references/client-setup.md) | Setting up Cosmos client with dual auth, SSL config, singleton pattern |
| [references/service-layer.md](references/service-layer.md) | Implementing full service class with CRUD, conversions, graceful degradation |
| [references/testing.md](references/testing.md) | Writing pytest tests, mocking Cosmos, integration test setup |
| [references/partitioning.md](references/partitioning.md) | Choosing partition keys, cross-partition queries, move operations |
| [references/error-handling.md](references/error-handling.md) | Handling CosmosResourceNotFoundError, logging, HTTP error mapping |

## Template Files

| File | Purpose |
|------|---------|
| [assets/cosmos_client_template.py](assets/cosmos_client_template.py) | Ready-to-use client module |
| [assets/service_template.py](assets/service_template.py) | Service class skeleton |
| [assets/conftest_template.py](assets/conftest_template.py) | pytest 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

Todos los archivos

0 archivos

Instalar azure-cosmos-db-py

Descarga y descomprime los archivos de habilidades en tu directorio .claude/skills/.

Descargar ZIP

Clona el repositorio y copia los archivos de la habilidad a tu proyecto.

git clone https://github.com/microsoft/skills/tree/main/.github/plugins/azure-sdk-python/skills/azure-cosmos-db-py # Copy SKILL.md to your .claude/skills/ directory

Copiar Copiar
Configuración rápida: Copia la carpeta de la habilidad en .claude/skills/ Claude detectará y utilizará automáticamente la habilidad
Repositorio microsoft/skills

Habilidades relacionadas

algorithmic-art
Tiempo actualizado 27 de agosto de 2026
receiving-code-review
Tiempo actualizado 3 de septiembre de 2026
tech-debt-tracker
Tiempo actualizado 29 de agosto de 2026
senior-backend
Tiempo actualizado 30 de agosto de 2026
OR