Rainbond Python

一个完整的 Python 云原生应用开发解决方案，基于以下内容：

• Flask：轻量级 Python Web 应用程序框架
• Rainbond：开源的企业级云原生平台，撑企业应用开发、架构、交付和运维的全流程

安装

$ pip install rainbond-python
或者
$ pip3 install rainbond-python

快速开始

通过 rainbond-python -c <组件名称> 命令可以创建一个 Python 云原生组件：

rainbond-python -c demo_component

该命令会在当前目录下创建一个组件项目，并打印如下提示：

Successfully created `demo_component` component. Run command:
$ cd demo_component
$ pip3 install -r requirements.txt
$ python3 app.py

按照上面的提示，可以把一个最简单的 Python 云原生组件运行起来！

部署组件

将上面快速生成的组件项目上传到 Git 仓库中，在 Rainbond 应用中选择 从源代码开始 添加组件，通过组件的的源码地址构建云原生组件。

构建完成后，通过添加 "http访问策略" 来配置云原生组件的访问路由。

接下来通过 PostMan 等接口调试工具，访问 http://xxx.com/api/v1/demo?key=value (xxx替换成具体域名)，即可验证部署是否成功。（源码地址）

部署存储组件

在 Rainbond 应用中选择 从源镜像开始 构建组件，通过组件的的镜像地址构建存储 (数据库) 组件，在当前解决方案中，使用的是 MongoDB 数据库，因此将 mongo 作为镜像地址。

存储 (数据库) 组件构建完成后，需要开通 对内服务 并同时将别名改成 MONGODB，这样存储组件才能被其他组件的容器依赖和访问。

通过上面的步骤，存储组件会自动创建两个依赖环境变量。

在开发调试时，我们需要在本地设置这个 MongoDB 的环境变量，以 Linux 为例。

$ set MONGODB_HOST=127.0.0.1
$ set MONGODB_PORT=27017

如果是 Windows 环境，打开 "高级系统设置" 里的环境变量，直接可视化编辑即可。

如果 MongoDB 设置了账号密码, 还需要额外设置下面两个环境变量:

$ set MONGODB_NAME=user1
$ set MONGODB_PASSWORD=123456

1. 先给容器添加 --auth 启动参数命令, 再进入容器内部, 执行以下代码添加管理员账号密码.

   # 进入 admin
   $ mongo admin 
   # 创建用户和密码
   $ db.createUser({ user: 'admin', pwd: '123456', roles: [ { role: "userAdminAnyDatabase", db: "admin" } ] });
   # 验证一下对不对
   $ db.auth("admin","123456");
   # 退出
   $ exit
   # 修改密码(补充)
   $ use admin;
   $ db.changeUserPassword('admin','88889999')
   

2. 设置一个普通用户.

   # 进入 admin
   $ mongo admin 
   # 在 admin 数据库认证成功
   $ db.auth('admin','123456');
   # 切换到 universal 数据库
   $ use universal;
   # 不会在提示没有权限了
   $ show collections;
   # 为 universal 数据库添加了一个管理用户 user1
   $ db.createUser({ user: 'user1', pwd: '123456', roles: [ { role: "readWrite", db: "universal" } ] });
   # 为 universal 数据库添加了一个只读用户 user2
   $ db.createUser({ user: 'user2', pwd: '123456', roles: [ { role: "read", db: "universal" } ] });
   # 退出
   $ exit
   # 修改权限(补充)
   $ db.updateUser('user1', { pwd: '123456', roles: [ { role: "readWrite", db: "universal" } ] });
   

数据库读写

作为快速开始的部分，这里只展示最简单的增删改查操作。（源码地址）首先，我们接着上面的组件项目，在开头添加两行代码。

from flask import Flask, request
from rainbond_python.parameter import Parameter
from rainbond_python.error_handler import error_handler
from rainbond_python.db_connect import DBConnect  # 添加的代码

app = Flask(__name__)
error_handler(app)

db_books = DBConnect(db='demo', collection='books')  # 添加的代码

上面的 DBConnect 类是处理 MongoDB 读写行为的通用类，通过在初始化时，指定 db 和 collection 参数，我们可以连接到 MongoDB 的指定库、指定集合中。

添加数据

修改组件项目的 POST 部分代码。

    elif parameter.method == 'POST':
        param = parameter.verification(
            checking=parameter.param_json,
            verify={'title': str, 'author': str}
        )
        new_id = db_books.write_one_docu(docu=param)
        return {'new_id': new_id}

现在，我们往 books 集合中添加一本图书文档。

上面 Parameter 类的 verification() 是一个非常实用的方法，它可以判断请求内容是否满足需求，我们可以放心使用通过 verification() 方法检查后的数据。而 DBConnect 类的 write_one_docu() 方法则用于写入单条文档，它接收一个字典，而恰好 verification() 方法返回的就是一个字典，所以可以直接作为数据写入。

查询数据

修改组件项目的 GET 部分代码。

    if parameter.method == 'GET':
        find_data = db_books.find_paging(parameter)
        return find_data

现在，我们查询 books 集合中的所有图书文档。

上面 DBConnect 类的 find_paging() 同样是一个特别实用的方法，如上面所见，你只需要把请求内容交给它，它会直接返回查询结果给你。

你还可以试试多写入几个文档，然后请求 http://127.0.0.1:5000/api/v1/demo?author=李杰 接口，看看会有什么神奇的效果？

更新数据

修改组件项目的 PUT 部分代码。

    elif parameter.method == 'PUT':
        param = parameter.verification(
            checking=parameter.param_json,
            verify={'id': str, 'title': str, 'author': str}
        )
        update_result = db_books.update_docu(
            find_docu={'id': param['id']},
            modify_docu={'title': param['title'], 'author': param['author']}
        )
        return update_result

现在，我们更新指定 id 的 books 集合中的图书文档。

上面 DBConnect 类的 update_docu() 方法用于更新文档，它会返回更新结果。

删除数据

修改组件项目的 DELETE 部分代码。

    elif parameter.method == 'DELETE':
        param = parameter.verification(
            checking=parameter.param_json,
            verify={'id': str}
        )
        delete_result = db_books.delete_docu(find_docu=param)
        return delete_result

现在，我们删除指定 id 的 books 集合中的图书文档。

上面 DBConnect 类的 delete_docu() 方法用于删除文档，它会返回删除结果。

建立组件依赖

完成一个简单的图书管理组件后，我们要将组件部署到 Rainbond 平台，在 Rainbond 应用中选择 切换到编辑模式 进入依赖关系编辑页面，将 计算组件 依赖到 存储组件 即 Mongo DB 组件。

重新构建 计算组件 即 Demo Component 组件，完成构建并滚动更新后，通过日志可以看到组件服务已经在正常运行了。

需要注意：在 Rainbond 平台更改组件依赖关系后，相关的组件需要进行滚动更新。

进阶

异常处理

通过 error_handler() 方法，可以将常用的 4xx 和 5xx 状态码的异常响应委托给 rainbond-python 处理，它会自动捕获这些异常并返回响应。

......
from flask import Flask, request
from rainbond_python.error_handler import error_handler
......
app = Flask(__name__)
error_handler(app)
......

跨域处理

默认情况下 error_handler() 方法通过 flask_cors 库一键处理了服务端跨域问题，如果需要考虑安全问题，可以通过 error_handler(app, simple_cors=False) 取消跨域支持，同时，还可以重写跨域逻辑。

......
error_handler(app, simple_cors=False)
from flask_cors import CORS
CORS(app, resources={r'/.*': {'origins': 'http://127.0.0.1:8888'}})
......

业务异常

使用 handle_abnormal() 方法可以主动抛出业务逻辑异常，简单示例如下。

......
from rainbond_python.tools import handle_abnormal
......
@app.route('/api/v1/demo', methods=['GET'])
def api_demo():
    parameter = Parameter(request)

    if parameter.method == 'GET':
        handle_abnormal(message='异常信息~~~', status=400)
......

这样，当用户请求时，响应内容如下：

{
    "code": 400,
    "message": "异常信息~~~",
    "server_time": 20210220143830000,
    "host_name": "Z0jli2o0d2ymott0ggs6m",
    "host_ip": "128.19.80.115"
}

还可以通过 header 参数字典设置响应头字典，通过 other 参数添加附加信息字典。

handle_abnormal(message='2333~~~', status=400, other={'key1': 'value1', 'key2': {'a': 1}})

这样就可以将更详细的提示信息告知用户，响应内容如下：

{
    "code": 400,
    "message": "2333~~~",
    "server_time": 20210220144625000,
    "host_name": "Z0jli2o0d2ymott0ggs6m",
    "host_ip": "128.19.80.115",
    "key1": "value1",
    "key2": {
        "a": 1
    }
}

当然，正常的业务逻辑也可以使用 handle_abnormal() 方法返回，但是考虑到业务逻辑的不确定性和复杂性，一般将作为异常逻辑的响应使用。

数据备份

mongo数据库的备份，是通过在rainbond平台mongo组件中安装插件的方式实现的，并且配合开源云存储服务，将备份数据上传至云端。

插件安装步骤如下：

插件参数说明

• 必须参数：

MONGODB_HOST ： 数据库地址

MONGODB_PORT ： 数据库端口

MONGODB_DB ： 需要备份的数据库名称

FILE_DIR ： 备份数据本地保存相对路径（同时也是上传备份数据的接口参数之一）

URL： 上传数据备份接口地址

• 定时任务参数（只支持以下参数）

DAY : 天循环

DAY_OF_WEEK: 周期循环

HOUR：小时循环

MINUTE：分钟循环

SECOND：秒循环

相似用法可参考 https://www.jianshu.com/p/4c5bc85fc3fd中2.1.3章节，第三点 crontab触发器用法

开源云存储服务安装（可使用rainbond直接安装即可使用）

参考链接：https://www.laobuluo.com/2934.html

Parameter

处理请求与响应参数的通用类。

from rainbond_python.parameter import Parameter

获取请求参数

通过 Parameter 类实例，可以获取以下信息：

• parameter.method: 请求类型
• parameter.headers: 请求头
• parameter.param_url: URL中传递的参数
• parameter.param_json: Json请求中的参数
• parameter.param_form: 表单请求中的参数

所有信息均为字典类型，通过 json.dumps() 可以直接作为响应返回：

@app.route('/api/1.0/demo', methods=['GET', 'POST', 'PUT', 'DELETE'])
def api_demo():
    parameter = Parameter(request)
    if parameter.method == 'GET':
        return json.dumps(parameter.param_url, ensure_ascii=False), 200, []
    elif parameter.method == 'POST':
        return json.dumps(parameter.param_json, ensure_ascii=False), 200, []
    elif parameter.method == 'PUT':
        return json.dumps(parameter.param_json, ensure_ascii=False), 200, []
    elif parameter.method == 'DELETE':
        return json.dumps(parameter.param_json, ensure_ascii=False), 200, []

校验参数内容

通过 Parameter 类的 verification() 方法，可以判断参数字典是否符合要求：

    elif parameter.method == 'POST':
        param = parameter.verification(checking=parameter.param_json, verify={'name': str, 'age': int})

其中 checking 参数是需要校验的参数字典，通常传递 parameter.param_url、parameter.param_json 或 parameter.param_form。第二个 verify 参数则是校验内容字典，需要指定 参数名 和 参数类型 作为字典项。如果请求中包含可选参数，可以将该参数的名称及其默认值输入到 optional 参数中，例如可以设置 age 参数为空时，默认填充为 18 岁：

parameter.verification(checking=parameter.param_json, verify={'name': str, 'age': int}, optional={'age': 18})

如果判断失败，则直接返回异常响应，响应体中包含明确的提示信息。默认情况下，str 类型的 必选参数不能为空字符串，如果需要为空，可以通过 null_value=True 进行设置，或者将其作为可选参数处理。

校验文件表单

如果需要接收表单提交的文件对象，可以使用 verification_file() 方法对请求中的表单文件字段进行校验：

    elif parameter.method == 'POST':
        param = parameter.verification(checking=parameter.param_form, verify={'id': str})
        param_file = parameter.verification_file(verify_field=['updata'])

如上面的代码，如果请求中没有名为 updata 的表单文件字段，会直接返回异常信息。该方法与 verification() 方法可以同时使用。如果还需要判断上传文件的后缀名，可以通过 verify_suffix 参数进行配置：

param_file = parameter.verification_file(verify_field=['updata'], verify_suffix=['jpg'])
# 二者效果相同，但是列表类型可以同时指定多个后缀名称
param_file = parameter.verification_file(verify_field=['updata'], verify_suffix=[['jpg']])

该方法会返回 werkzeug.datastructures.ImmutableMultiDict 对象，即通过 request.files 获取到的对象，接下来就可以：

• 通过 param_file.get('xxxx') 获取到文件对象
• 通过 param_file.get('xxxx').filename 获取具体文件名称
• 通过 param_file.get('xxxx').save('/xxx/xxx.jpg') 保存文件到本地

DBConnect

处理 MongoDB 读写行为的通用类。

from rainbond_python.db_connect import DBConnect
db = DBConnect(db='db_name', collection='collection_name')

分页查询

支持 GET 和 POST 请求，使用非常简单，直接把 Parameter 类的实例传递给 DBConnect 类的 find_paging() 方法即可：

@app.route('/api/1.0/demo', methods=['GET'])
def api_demo():
    parameter = Parameter(request)
    if parameter.method == 'GET':
        find_data = db.find_paging(parameter)
        return find_data, 200, []

内部组件或外部客户端通过 /api/v1/demo?$offset=0&$limit=15&name=sb 即可访问，请求参数如下：

• $limit: 可选，指示页大小，从 1 开始计算，默认 10 条数据（单纯的数数，数几个就几个）
• $offset: 可选，指示记录起始位置，默认从 0 开始计算（代码逻辑，第几就是从数据库的第几条开始取文档）
• $orderby: 可选，排序规则（Eg: key1 desc,key2 asc），asc=升序、desc=降序
• $start_date: 可选，开始日期（区间查询），支持日期（2020-10-1）格式和时间戳（601481600）格式
• $end_date: 可选，结束日期（区间查询），同上，必须成对出现
• $date_type: 可选，区间查询的字段，默认为更新时间（update_time），可以设置成按创建时间（creation_time）查询
• <任意筛选字段>: 可选，任意筛选值

响应字段如下：

• total: 查询到的文档总数
• items: 文档列表
• dummy_remove: 假删除文档数（不参与查询）

由于技术原因，筛选字段目前不支持 int 型数据的模糊查询。同时 $start_date 和 $end_date 如果传递的是时间戳格式，能精确到秒。（更复杂的查询，可以将查询值提前处理成字典，这样可以实现一些非常规性的需求）

写文档

写入单个文档

insert_dict = {'name': 'Xiao Ming', 'age': 23}
db.write_one_docu(docu=insert_dict)

如果写入失败，会直接返回异常响应，如果成功则会返回新数据的 _id 值。

写入多个文档

insert_dict_list = [{'name': 'Xiao Ming', 'age': 23},{'name': 'lao Yang', 'age': 35}]
db.write_many_docu(docu_list=insert_dict_list)

如果写入失败，会直接返回异常响应，如果成功则会返回新数据的 _id值的列表。

文档是否存在

examine_dict = {'name': 'Xiao Ming'}
if db.does_it_exist(docu=examine_dict):
    print('Docu already exists')
else:
    print('Docu does not exist')

更新文档

同样的，如果更新失败，也会直接返回异常响应。

更新单个匹配文档

find_dict = {'name': 'Xiao Ming'}
modify_dict = {'name': 'Xiao Hong'}
db.update_docu(find_docu=find_dict, modify_docu=modify_dict)

更新全部匹配文档

find_dict = {'age': 23}
modify_dict = {'name': '23 year old'}
db.update_docu(find_docu=find_dict, modify_docu=modify_dict, many=True)

该方法会返回一个包含 matched_count 和 modified_count 即匹配/影响数据条数的字典。

更新文档-指定字段自增

find_dict = {'name': 'xiao yang'}
modify_dict = {'age': 1}
db.update_docu_inc(find_docu=find_dict, modify_docu=modify_dict)

表示age字段数字增加1，原先age=18，调用该方法后，age=19 该方法会返回一个包含 matched_count 和 modified_count 即匹配/影响数据条数的字典。

删除文档

删除文档分为 真删除 和 假删除 两种方式，通过 delete_docu() 方法实现，该方法会返回一个包含 deleted_count 和 false_delete 的字典。。

真删除文档

db.delete_docu(find_docu={'id': '60053fa139842d28d7563c6c'})

假删除文档

db.delete_docu(find_docu={'id': '60053fa139842d28d7563c6c'}, false_delete=True)

假删除操作会在对应的文档中添加一个 remove_time 字段，里面记录这个文档被移除的时间。

批量删除文档

db.delete_docu(find_docu={'id': {'$in': ['111', '222']}}, many=True)

查询文档

通过 find_docu() 标准查询方法时，无论查询单个还是多个，返回均是 list 类型数据，没有匹配数据时返回空列表。

查询单个匹配文档

find_dict = {'title': {'$regex': '标题'}}
find_data_list = db.find_docu(find_dict=find_dict, many=False)
print(find_data_list[0])

查询全部匹配文档

find_dict = {'title': {'$regex': '标题'}}
find_data_list = db.find_docu(find_dict=find_dict)
for find_data in find_data_list:
    print(find_data)

根据id查找文档

from rainbond_python.db_connect import DBConnect
db = DBConnect('unitest_rainbond_python', 'test_db_connect')
id = db.write_one_docu({'name': 'LaoXu'})
docu = db.find_docu_by_id(str(id))

# 当id不存在时，默认会使用abort抛出异常
fail_docu = db.find_docu_by_id('6008daa19223551b00548ded')
# 可以将raise_err=False时，id不存在会返回None
fail_docu = db.find_docu_by_id('6008daa19223551b00548ded',raise_err=False)

该方法返回记录字典，且把'_id'转换为了str类型

根据id列表查找文档

from rainbond_python.db_connect import DBConnect
db = DBConnect('unitest_rainbond_python', 'test_db_connect')
docu_list = db.find_docu_by_id_list(['6008daa19223551b00548ded','6008daa29223551b00548dee'])

该方法返回记录字典列表，且把'_id'转换为了str类型。当所有id不存在时，返回[]

根据字段去重查询文档

num = find_docu_distinct('age')

返回int类型数字，代表文档中age字段去重后的数量

文件下载

在网络上传输文件，目前主要有下载和流式传输两种方案，分别 rainbond_python.download 包的对应 download_file() 和 download_flow() 方法。

普通下载

通常用于文档文件（压缩包/PDF/TXT等文档），这种方式必须等全部内容传输完毕后，才能在本地机器打开：

......
from rainbond_python.download import download_file
......
    if parameter.method == 'GET':
        download_response = download_file(file_path='C:/Users/xxx/Desktop', file_name='新建文本文档.txt'])
        return download_response
......

流式传输

通常用于多媒体文件（视频/音频/直播流等场景），文件信息由服务器向用户计算机连续实时地传送，不必等到整个文件全部下载完毕，通常经过几秒或十几秒的启动延时即可打开：

......
from rainbond_python.download import download_flow
......
    if parameter.method == 'GET':
        download_response = download_flow(file_path='C:/Users/xxx/Desktop', file_name='微视频.mp4'])
        return download_response
......

打包目录生成zip文件下载（在内存中打包）

通常用于将现有目录文件，打包成zip文件，提供用户下载。打包zip文件数据在内存中完成，完成后从内存中读取二进制数据，并且回收内存。 参数save_zip表示本地是否存储打包zip文件，默认值为 False，为True时,打包文件保存在打包目录同级

from rainbond_python.download import download_directory

......
    if parameter.method == 'GET':
        download_response = download_directory(dir_path='C:/Users/xxx/project', zip_name='project.zip'],save_zip=False)
        return download_response
......

RedisConnect

处理 Redis 读写行为的通用类。

from rainbond_python.redis_connect import RedisConnect
redis_connect = RedisConnect(db=0)

权限认证

认证中心组件之前，需要将组件依赖于 认证中心、Redis 和 MongoDB 组件，然后在业务代码中编写如下代码，完成接入：

......
from flask import Flask, request, session
from rainbond_python.verify_token import VerifyToken, set_token_session
......
# 注册权限信息到认证中心组件
per_defaults = [
    {'session_key': 'auth_xxxx', 'center_name': '组件名称', 'permission_name': '自定义权限', 'status': [0, 1, 2]},
]
token = VerifyToken(per_defaults=per_defaults)
set_token_session(app, verify=token, per_defaults=per_defaults)
......
@app.route('/api/v1/demo', methods=['GET'])
def api_v1_demo():
    # 获取用户权限：0-1-2-4-8-16-32-64 (无权限-查看-新增-编辑-删除-下载-……)
    # Eg: [0, 1, 2]
    permission_list = session['auth_reports']['permission_list']

    if parameter.method == 'GET' and (1 in permission_list):  # 用户有查询权限
        # 通过认证并符合权限后，可以执行业务逻辑
        psss
......

注册权限信息到认证中心组件的时候，center_name 和 permission_name 建议都以中文命名，因为前端管理页面会直接读取这两个字段。session_key 是写到会话中，建议使用英文命名。然后根据上面的注册内容，我们可以从会话中获取用户认证信息：

• session['auth_xxxx']['permission_list']: 0-1-2-4-8-16-32-64 (无权限-查看-新增-编辑-删除-下载-……)
• session['auth_xxxx']['is_all_data']: 前用户是否能查看全部数据
• session['real_name']: 账户真实姓名
• session['user_name']: 账户名称
• session['token_id']: 账户ID

如果需要指定某些路由不参与认证，可以通过 set_token_session 方法的 whitelist 参数设置白名单，例如 whitelist=['/api/v1/demo'] 则表示该路由可以随意被请求。

通用方法

handle_date()

将 2020-10-1 或 601481600 即日期格式或时间戳格式的字符串，处理成 Python 的 datetime.datetime 数据：

from rainbond_python.tools import handle_date
print(handle_date(date='2020-10-1'))
print(handle_date(date='2020-10-31', date_type='end'))

通过 date_type 可以设置是日期的开始（start）还是一天的结束（end）时间。

handle_db_dict()

将 MongoDB 字典数据中的 _id 转换为 str 类型、时间转换成时间戳：

query_dict = self.mongo_collection.find_one({'title': {'$regex': '标题1'}})
handle_db_dict(query_dict)

handle_db_to_list()

将 MongoDB 的列表中的 _id 转换为 str 类型，并转换为字典列表（原db的id是ObjectId类型，转为json会报错）：

from rainbond_python.tools import handle_db_to_list
from rainbond_python.db_connect import DBConnect

def test_handle_db_to_list():
    db = DBConnect('unitest_rainbond_python', 'test_parameter')
    old_list = db.mongo_collection.find({})
    new_list = handle_db_to_list(old_list)
    print('new_list is a list of dict',new_list)

handle_time_difference()

计算前端传递的两个时间戳之间，相差多少秒，返回 float 类型，解决前后端时间戳（前端的毫秒是整数位、Python的毫秒是小数位）差异问题：

from rainbond_python.tools import handle_time_difference
handle_time_difference(start_timestamp=1614051008, end_timestamp=1614051008)

开发与测试

调试开发

基础调试代码的 demo.py 即 rainbond -c demo-component 命令创建项目中的 app.py 文件，是一个可以快速开始的基础代码项目。

在本地调试时，在 demos 目录下创建 dev_xxxxx.py，并复制 demo.py 文件里的代码，并在里面调试 rainbond_python 目录下的代码。（本地创建的 dev_*.py 文件会被忽略，不会被提交），同时要在开头处添加下面代码，以调用基础包中的代码：

......
import sys
sys.path.append('..')
from rainbond_python.parameter import Parameter
from rainbond_python.error_handler import error_handler
from rainbond_python.db_connect import DBConnect
......

单元测试

单元测试在 /tests/* 目录下

• 执行单元测试

$ pytest

参考

• Restful API : 具体的组件API开发标准
• 12 Factor : 符合十二要素的才是云原生应用
• RainBond : 一个开源的云原生平台