azure-cosmos-py
microsoft/skills
Python SDK を使用して、Azure Cosmos DB NoSQL API 上で CRUD 操作を実行し、クエリを実行し、コンテナを管理します。
...すべて拡張しますPython用 Azure Cosmos DB SDK
Azure Cosmos DB NoSQL API 用のクライアント ライブラリ — グローバルに分散されたマルチモデル データベース。
インストール
pip install azure-cosmos azure-identity
環境変数
COSMOS_ENDPOINT=https://.documents.azure.com:443/ # すべての認証方法で必要
COSMOS_DATABASE=mydb # すべての認証方法で必要
COSMOS_CONTAINER=mycontainer # すべての認証方法で必要
AZURE_TOKEN_CREDENTIALS=prod # 本番環境で DefaultAzureCredential を使用する場合にのみ必要
認証とライフサイクル
🔑 以下のすべてのコードサンプルには、次の2つのルールが適用されます:
DefaultAzureCredentialを優先してください。コードを変更することなく、ローカル(Azure CLI / VS Code / Developer CLI)およびAzure(マネージド ID、ワークロード ID)で動作します。接続文字列やアカウント/API キーの使用は避けてください。これらはEntraの監査およびローテーションの対象外となります。
- ローカル開発:
DefaultAzureCredentialはそのまま使用できます。- 本番環境:
AZURE_TOKEN_CREDENTIALS=prod(またはAZURE_TOKEN_CREDENTIALS=)を設定し、資格情報チェーンを本番環境に適した資格情報に制限してください。- すべてのクライアントをコンテキストマネージャーでラップし、HTTPトランスポート、ソケット、トークンキャッシュが確定的に解放されるようにします:
- 同期:
(...) as client: - 非同期:
`async with` および(...) as client: `async with DefaultAzureCredential() as credential:` (azure.identity.aioより)スニペットではこの設定を省略している場合がありますが、本番環境のコードでは常に両方のルールに従う必要があります。
import os
from azure.identity import DefaultAzureCredential, ManagedIdentityCredential
from azure.cosmos import CosmosClient
# ローカル開発環境: DefaultAzureCredential。本番環境: AZURE_TOKEN_CREDENTIALS=prod または AZURE_TOKEN_CREDENTIALS=を設定
credential = DefaultAzureCredential(require_envvar=True)
# または、本番環境では特定の認証情報を直接使用することも可能です:
# https://learn.microsoft.com/python/api/overview/azure/identity-readme?view=azure-python#credential-classes を参照してください
# credential = ManagedIdentityCredential()
endpoint = "https://.documents.azure.com:443/"
with CosmosClient(url=endpoint, credential=credential) as client:
# ここでクライアントを使用します(操作については後述のセクションを参照)
...
クライアントの階層構造
| クライアント | 目的 | 取得元 |
|---|---|---|
CosmosClient |
アカウントレベルの操作 | 直接インスタンス化 |
DatabaseProxy |
DatabaseProxy | client.get_database_client() |
ContainerProxy |
コンテナ/アイテム操作 | database.get_container_client() |
コアワークフロー
データベースとコンテナの設定
# データベースを取得または作成
database = client.create_database_if_not_exists(id="mydb")
# パーティションキー指定でコンテナを取得または作成
container = database.create_container_if_not_exists(
id="mycontainer",
partition_key=PartitionKey(path="/category")
)
# 既存のものを取得
database = client.get_database_client("mydb")
container = database.get_container_client("mycontainer")
アイテムの作成
item = {
"id": "item-001", # 必須: パーティション内で一意であること
"category": "electronics", # パーティションキーの値
"name": "Laptop",
"price": 999.99,
"tags": ["computer", "portable"]
}
created = container.create_item(body=item)
print(f"Created: {created['id']}")
アイテムの読み取り
# 読み取りには id とパーティションキーの両方が必要
item = container.read_item(
item="item-001",
partition_key="electronics"
)
print(f"Name: {item['name']}")
項目の更新(上書き)
item = container.read_item(item="item-001", partition_key="electronics")
item["price"] = 899.99
item["on_sale"] = True
updated = container.replace_item(item=item["id"], body=item)
アイテムのUpsert
# 存在しない場合は作成、存在する場合は上書き
item = {
"id": "item-002",
"category": "electronics",
"name": "Tablet",
"price": 499.99
}
result = container.upsert_item(body=item)
アイテムの削除
container.delete_item(
item="item-001",
partition_key="electronics"
)
クエリ
基本クエリ
# パーティション内でのクエリ (効率的)
query = "SELECT * FROM c WHERE c.price < @max_price"
items = container.query_items(
query=query,
parameters=[{"name": "@max_price", "value": 500}],
partition_key="electronics"
)
for item in items:
print(f"{item['name']}: ${item['price']}")
</code></pre>
</code></pre>
<h3>パーティション横断クエリ</h3>
<pre><code class="language-python"># パーティション横断 (処理コストが高いため、控えめに使用)
query = "SELECT * FROM c WHERE c.price < @max_price"
items = container.query_items(
query=query,
parameters=[{"name": "@max_price", "value": 500}],
enable_cross_partition_query=True
)
for item in items:
print(item)
</code></pre>
<h3>プロジェクションを含むクエリ</h3>
<pre><code class="language-python">query = "SELECT c.id, c.name, c.price FROM c WHERE c.category = @category"
items = container.query_items(
query=query,
parameters=[{"name": "@category", "value": "electronics"}],
partition_key="electronics"
)
</code></pre>
<h3>すべてのアイテムの読み取り</h3>
<pre><code class="language-python"># パーティション内のすべてを読み取る
items = container.read_all_items() # パーティションをまたぐ
# またはパーティションキーを使用
items = container.query_items(
query="SELECT * FROM c",
partition_key="electronics"
)
</code></pre>
<h2>パーティションキー</h2>
<p><strong>重要</strong>: 効率的な操作を行うため、常にパーティションキーを含めてください。</p>
<pre><code class="language-python">from azure.cosmos import PartitionKey
# 単一のパーティションキー
container = database.create_container_if_not_exists(
id="orders",
partition_key=PartitionKey(path="/customer_id")
)
# 階層型パーティションキー(プレビュー)
container = database.create_container_if_not_exists(
id="events",
partition_key=PartitionKey(path=["/tenant_id", "/user_id"])
)
</code></pre>
<h2>スループット</h2>
<pre><code class="language-python"># プロビジョニングされたスループットを持つコンテナを作成
container = database.create_container_if_not_exists(
id="mycontainer",
partition_key=PartitionKey(path="/pk"),
offer_throughput=400 # RU/s
)
# 現在のスループットを読み取る
offer = container.read_offer()
print(f"スループット: {offer.offer_throughput} RU/s")
# スループットを更新
container.replace_throughput(throughput=1000)
</code></pre>
<h2>非同期クライアント</h2>
<pre><code class="language-python">from azure.cosmos.aio import CosmosClient
from azure.identity.aio import DefaultAzureCredential
async def cosmos_operations():
async with DefaultAzureCredential() as credential:
async with CosmosClient(endpoint, credential=credential) as client:
database = client.get_database_client("mydb")
container = database.get_container_client("mycontainer")
# 作成
await container.create_item(body={"id": "1", "pk": "test"})
# 読み取り
item = await container.read_item(item="1", partition_key="test")
# クエリ
async for item in container.query_items(
query="SELECT * FROM c",
partition_key="test"
):
print(item)
import asyncio
asyncio.run(cosmos_operations())
</code></pre>
<h2>エラー処理</h2>
<pre><code class="language-python">from azure.cosmos.exceptions import CosmosHttpResponseError
try:
item = container.read_item(item="nonexistent", partition_key="pk")
except CosmosHttpResponseError as e:
if e.status_code == 404:
print("アイテムが見つかりません")
elif e.status_code == 429:
print(f"レート制限に引っかかりました。 {e.headers.get('x-ms-retry-after-ms')}ms後に再試行してください")
else:
raise
</code></pre>
<h2>ベストプラクティス</h2>
<ol>
<li><strong>同期か非同期のいずれかを選択し、一貫性を保ってください。</strong> 同じ呼び出しパス内で、<code>azure.cosmos</code> 同期クライアントと <code>azure.cosmos.aio</code> 非同期クライアントを混在させないでください。モジュールごとに1つのモードを選択してください。</li>
<li><strong>クライアントおよび非同期認証情報には、常にコンテキストマネージャーを使用してください。</strong> すべてのクライアントを <code>with CosmosClient(...) as client:</code> (同期)または <code>async with CosmosClient(...) as client:</code> (非同期)でラップしてください。 <code>azure.identity.aio</code> の非同期 <code>DefaultAzureCredential</code> を使用する場合は、トークンとトランスポートが適切にクリーンアップされるよう、<code>async with credential:</code> も使用してください。</li>
<li><strong>ローカル開発環境と Azure 間でポータブルな認証を行うには、<code>DefaultAzureCredential</code></strong> を使用してください(可能な限り、接続文字列や API キーの使用は避けてください)。</li>
<li><strong>ポイント読み取りやクエリでは、常にパーティションキー</strong> を指定してください</li>
<li><strong>インジェクションを防止し、キャッシュの効率を高めるために、パラメータ化されたクエリ</strong>を使用してください</li>
<li><strong>可能な限り、パーティションをまたぐクエリ</strong>は避けてください</li>
<li><strong>冪等な書き込みには、<code>upsert_item</code></strong>を使用してください</li>
<li><strong>高スループットが必要なシナリオでは、非同期クライアント</strong>を使用してください</li>
<li><strong>データを均等に分散させるよう、パーティションキー</strong>を設計してください</li>
<li><strong>単一ドキュメントの取得には、クエリの代わりに <code>read_item</code></strong> を使用してください</li>
</ol>
<h2>参考資料</h2>
<table>
<thead>
<tr>
<th>ファイル</th>
<th>目次</th>
</tr>
</thead>
<tbody><tr>
<td>references/partitioning.md</td>
<td>パーティションキーの戦略、階層型キー、ホットパーティションの検出と緩和</td>
</tr>
<tr>
<td>references/query-patterns.md</td>
<td>クエリの最適化、集計、ページネーション、トランザクション、変更フィード</td>
</tr>
<tr>
<td>scripts/setup_cosmos_container.py</td>
<td>パーティショニング、スループット、インデックス設定を備えたコンテナを作成するためのCLIツール</td>
</tr>
</tbody></table> ---
name: azure-cosmos-py
description: Perform CRUD operations, run queries, and manage containers on Azure Cosmos DB NoSQL API using the Python SDK.
license: MIT
---
# Azure Cosmos DB SDK for Python
Client library for Azure Cosmos DB NoSQL API — globally distributed, multi-model database.
## 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=mydb # Required for all auth methods
COSMOS_CONTAINER=mycontainer # Required for all auth methods
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.
```python
import os
from azure.identity import DefaultAzureCredential, ManagedIdentityCredential
from azure.cosmos import CosmosClient
# 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()
endpoint = "https://<account>.documents.azure.com:443/"
with CosmosClient(url=endpoint, credential=credential) as client:
# Use client here (see following sections for operations)
...
```
## Client Hierarchy
| Client | Purpose | Get From |
|--------|---------|----------|
| `CosmosClient` | Account-level operations | Direct instantiation |
| `DatabaseProxy` | Database operations | `client.get_database_client()` |
| `ContainerProxy` | Container/item operations | `database.get_container_client()` |
## Core Workflow
### Setup Database and Container
```python
# Get or create database
database = client.create_database_if_not_exists(id="mydb")
# Get or create container with partition key
container = database.create_container_if_not_exists(
id="mycontainer",
partition_key=PartitionKey(path="/category")
)
# Get existing
database = client.get_database_client("mydb")
container = database.get_container_client("mycontainer")
```
### Create Item
```python
item = {
"id": "item-001", # Required: unique within partition
"category": "electronics", # Partition key value
"name": "Laptop",
"price": 999.99,
"tags": ["computer", "portable"]
}
created = container.create_item(body=item)
print(f"Created: {created['id']}")
```
### Read Item
```python
# Read requires id AND partition key
item = container.read_item(
item="item-001",
partition_key="electronics"
)
print(f"Name: {item['name']}")
```
### Update Item (Replace)
```python
item = container.read_item(item="item-001", partition_key="electronics")
item["price"] = 899.99
item["on_sale"] = True
updated = container.replace_item(item=item["id"], body=item)
```
### Upsert Item
```python
# Create if not exists, replace if exists
item = {
"id": "item-002",
"category": "electronics",
"name": "Tablet",
"price": 499.99
}
result = container.upsert_item(body=item)
```
### Delete Item
```python
container.delete_item(
item="item-001",
partition_key="electronics"
)
```
## Queries
### Basic Query
```python
# Query within a partition (efficient)
query = "SELECT * FROM c WHERE c.price < @max_price"
items = container.query_items(
query=query,
parameters=[{"name": "@max_price", "value": 500}],
partition_key="electronics"
)
for item in items:
print(f"{item['name']}: ${item['price']}")
```
### Cross-Partition Query
```python
# Cross-partition (more expensive, use sparingly)
query = "SELECT * FROM c WHERE c.price < @max_price"
items = container.query_items(
query=query,
parameters=[{"name": "@max_price", "value": 500}],
enable_cross_partition_query=True
)
for item in items:
print(item)
```
### Query with Projection
```python
query = "SELECT c.id, c.name, c.price FROM c WHERE c.category = @category"
items = container.query_items(
query=query,
parameters=[{"name": "@category", "value": "electronics"}],
partition_key="electronics"
)
```
### Read All Items
```python
# Read all in a partition
items = container.read_all_items() # Cross-partition
# Or with partition key
items = container.query_items(
query="SELECT * FROM c",
partition_key="electronics"
)
```
## Partition Keys
**Critical**: Always include partition key for efficient operations.
```python
from azure.cosmos import PartitionKey
# Single partition key
container = database.create_container_if_not_exists(
id="orders",
partition_key=PartitionKey(path="/customer_id")
)
# Hierarchical partition key (preview)
container = database.create_container_if_not_exists(
id="events",
partition_key=PartitionKey(path=["/tenant_id", "/user_id"])
)
```
## Throughput
```python
# Create container with provisioned throughput
container = database.create_container_if_not_exists(
id="mycontainer",
partition_key=PartitionKey(path="/pk"),
offer_throughput=400 # RU/s
)
# Read current throughput
offer = container.read_offer()
print(f"Throughput: {offer.offer_throughput} RU/s")
# Update throughput
container.replace_throughput(throughput=1000)
```
## Async Client
```python
from azure.cosmos.aio import CosmosClient
from azure.identity.aio import DefaultAzureCredential
async def cosmos_operations():
async with DefaultAzureCredential() as credential:
async with CosmosClient(endpoint, credential=credential) as client:
database = client.get_database_client("mydb")
container = database.get_container_client("mycontainer")
# Create
await container.create_item(body={"id": "1", "pk": "test"})
# Read
item = await container.read_item(item="1", partition_key="test")
# Query
async for item in container.query_items(
query="SELECT * FROM c",
partition_key="test"
):
print(item)
import asyncio
asyncio.run(cosmos_operations())
```
## Error Handling
```python
from azure.cosmos.exceptions import CosmosHttpResponseError
try:
item = container.read_item(item="nonexistent", partition_key="pk")
except CosmosHttpResponseError as e:
if e.status_code == 404:
print("Item not found")
elif e.status_code == 429:
print(f"Rate limited. Retry after: {e.headers.get('x-ms-retry-after-ms')}ms")
else:
raise
```
## Best Practices
1. **Pick sync OR async and stay consistent.** Do not mix `azure.cosmos` sync clients with `azure.cosmos.aio` async clients in the same call path. Choose one mode per module.
2. **Always use context managers for clients and async credentials.** Wrap every client in `with CosmosClient(...) as client:` (sync) or `async with CosmosClient(...) as client:` (async). For async `DefaultAzureCredential` from `azure.identity.aio`, also use `async with credential:` so tokens and transports are cleaned up.
3. **Use `DefaultAzureCredential`** for portable auth across local dev and Azure (avoid connection strings / API keys when possible).
4. **Always specify partition key** for point reads and queries
5. **Use parameterized queries** to prevent injection and improve caching
6. **Avoid cross-partition queries** when possible
7. **Use `upsert_item`** for idempotent writes
8. **Use async client** for high-throughput scenarios
9. **Design partition key** for even data distribution
10. **Use `read_item`** instead of query for single document retrieval
## Reference Files
| File | Contents |
|------|----------|
| [references/partitioning.md](references/partitioning.md) | Partition key strategies, hierarchical keys, hot partition detection and mitigation |
| [references/query-patterns.md](references/query-patterns.md) | Query optimization, aggregations, pagination, transactions, change feed |
| [scripts/setup_cosmos_container.py](scripts/setup_cosmos_container.py) | CLI tool for creating containers with partitioning, throughput, and indexing |
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