Как сделать ваш код на Python быстрым и асинхронным с Sanic

В преддверии старта курса "Python Developer. Professional" подготовили традиционный перевод полезной статьи.

Всем привет, в этой статье я расскажу о создании простых асинхронных проектов на фреймворке Sanic.

Введение

Sanic – это очень похожий на Flask открытый веб-сервер и веб-фреймворк на Python с более чем 10К звездами, который быстро развивается. Он позволяет использовать синтаксис async/await, который был добавлен в Python 3.5, помогая делать ваш код неблокирующим и быстрым.

У Sanic очень хорошая документация, которая пишется членами сообщества для самого сообщества.

Цель проекта – предложить простой способ запуска высокопроизводительного HTTP-сервера, который легко создавать, расширять и в конечном итоге масштабировать.

Требования

Перед тем, как начать, давайте установим несколько пакетов и убедимся, что у нас есть все необходимое для создания проекта.

Примечание: Исходный код есть на моем github. Каждый шаг отражен в отдельном коммите. 

Предустановки

• Python3.6+

• pipenv (или любой другой установщик пакетов)

• PostgreSQL (для баз данных, можно также взять MySQL или SQLite)

Пакеты

• secure – это легкий пакет, который добавляет заголовки безопасности и атрибуты файлов cookie для веб-фреймворков Python.

• environs – библиотека Python для синтаксического анализа переменных окружения. Она позволяет хранить конфигурацию отдельно от кода, в соответствии с методологией приложения двенадцати факторов.

• sanic-envconfig – это расширение, которое помогает вам переносить командную строку и переменные окружения в вашу конфигурацию Sanic.

• databases – это пакет Python, который позволяет создавать запросы с использованием мощного языка выражений SQLAlchemy Core и обеспечивает поддержку PostgreSQL, MySQL и SQLite.

Давайте создадим пустой каталог и инициализируем пустой Pipfile.

pipenv  -- python python3.6

Установите все необходимые пакеты, используя приведенные ниже команды pipenv.

pipenv install sanic secure environs sanic-envconfig

Для базы данных:

pipenv install databases[postgresql]

На выбор postgresql, mysql, sqlite.

Структура

Теперь давайте создадим несколько файлов и папок, где мы будем писать код.

├── .env
├── Pipfile
├── Pipfile.lock
├── setup.py
└── project
    ├── __init__.py
    ├── __main__.py
    ├── main.py
    ├── middlewares.py
    ├── routes.py
    ├── settings.py
    └── tables.py

Мы будем использовать файл setup.py, чтобы сделать папку project доступной как пакет в нашем коде.  

from setuptools import setup

setup(
    name='project',
)

Установка…

pipenv install -e .

В файле .env мы будем хранить глобальные переменные, такие как строку подключения к базе данных. 

_main_.py создан для того, чтобы наш пакет project мог выполняться из командной строки.

pipenv run python -m project

Инициализация

Давайте сделаем первый вызов в файле main.py

from project.main import init

init()

Это начало нашего приложения. Теперь нам нужно создать функцию init в файле main.py.

from sanic import Sanic

app = Sanic(__name__)

def init():
    app.run(host='0.0.0.0', port=8000, debug=True)

Просто создав app из класса Sanic, мы можем запустить его, указав хост, порт и необязательный аргумент с ключевым словом debug.

Запускаем…

pipenv run python -m project

При успешном запуске приложения Sanic вывод будет выглядеть именно так. Если в браузере вы откроете http://0.0.0.0:8000, то увидите:

Error: Requested URL / not found

Мы еще не создали никаких маршрутов, так что все в порядке. Мы займемся этим дальше.

Настройка

Теперь мы можем модифицировать среду и настройки. Нам нужно добавить некоторые переменные в файл .env, прочитать их и передать в файл конфигурации приложения Sanic.

Файл .env

DEBUG=True
HOST=0.0.0.0
POST=8000

Конфигурация…

from sanic import Sanic
from environs import Env
from project.settings import Settings
app = Sanic(__name__)
def init():
    env = Env()
    env.read_env()
    
    app.config.from_object(Settings)
    app.run(
        host=app.config.HOST, 
        port=app.config.PORT, 
        debug=app.config.DEBUG,
        auto_reload=app.config.DEBUG,    
    )

Файл settings.py

from sanic_envconfig import EnvConfig


class Settings(EnvConfig):
    DEBUG: bool = True
    HOST: str = '0.0.0.0'
    PORT: int = 8000

Обратите внимание, что я добавил необязательный аргумент auto_reload, который активирует или деактивирует автоматическую перезагрузку.

База данных

Сейчас самое время настроить базу данных.

Одно замечание о базе данных прежде, чем мы пойдем дальше. 

Пакет databases использует asyncpg, который является асинхронным интерфейсом библиотеки для работы с PostgreSQL. Работает достаточно быстро. Результаты вы можете посмотреть ниже.

Мы будем использовать двух слушателей Sanic, для которых укажем операции подключения и отключения от базы данных. Вот слушатели, которых мы будем использовать:

• afterserverstart

• afterserverstop

Файл main.py

from sanic import Sanic
from databases import Database
from environs import Env
from project.settings import Settings
app = Sanic(__name__)
def setup_database():
    app.db = Database(app.config.DB_URL)

    @app.listener('after_server_start')
    async def connect_to_db(*args, **kwargs):
        await app.db.connect()

    @app.listener('after_server_stop')
    async def disconnect_from_db(*args, **kwargs):
        await app.db.disconnect()
def init():
    env = Env()
    env.read_env()
    
    app.config.from_object(Settings)
    setup_database()
    app.run(
        host=app.config.HOST, 
        port=app.config.PORT, 
        debug=app.config.DEBUG,
        auto_reload=app.config.DEBUG,    
    )

И еще кое-что. Нам нужно указать DB_URL в настройках проекта и среде.

Файл .env

DEBUG=True
HOST=0.0.0.0
POST=8000
DB_URL=postgresql://postgres:postgres@localhost/postgres

И файл settings.py:

from sanic_envconfig import EnvConfig


class Settings(EnvConfig):
    DEBUG: bool = True
    HOST: str = '0.0.0.0'
    PORT: int = 8000
    DB_URL: str = ''

Убедитесь, что DB_URL верный и ваша база данных запущена. Теперь вы можете получить доступ к базе данных с помощью app.db. Более подробную информацию можно получить в следующем разделе.

Таблицы

Теперь у нас есть подключение к нашей базе данных, и мы можем попробовать сделать несколько SQL-запросов.

Давайте объявим таблицу в файле tables.py с помощью SQLAlchemy.

import sqlalchemy


metadata = sqlalchemy.MetaData()

books = sqlalchemy.Table(
    'books',
    metadata,
    sqlalchemy.Column('id', sqlalchemy.Integer, primary_key=True),
    sqlalchemy.Column('title', sqlalchemy.String(length=100)),
    sqlalchemy.Column('author', sqlalchemy.String(length=60)),
)

Сейчас я предполагаю, что вы уже сделали миграцию базы данных с таблицей books в ней. Для создания миграций баз данных я рекомендую использовать Alembic – легкий и простой инструмент, который можно использовать вместе с инструментарием базы данных SQLAlchemy для Python.

Теперь мы можем использовать любые запросы SQLAlchemy. Ниже представлены несколько примеров.

# Executing many
query = books.insert()
values = [
    {"title": "No Highway", "author": "Nevil Shute"},
    {"title": "The Daffodil", "author": "SkyH. E. Bates"},
]
await app.db.execute_many(query, values)

# Fetching multiple rows
query = books.select()
rows = await app.db.fetch_all(query)

# Fetch single row
query = books.select()
row = await app.db.fetch_one(query)

Маршруты

Теперь нам нужно настроить маршруты. Давайте перейдем в routes.py и добавим новый маршрут для books.

from sanic.response import json
from project.tables import books

def setup_routes(app):
    @app.route("/books")
    async def book_list(request):
        query = books.select()
        rows = await request.app.db.fetch_all(query)
        return json({
            'books': [{row['title']: row['author']} for row in rows]
        })

Конечно же, чтобы все работало, нам нужно в init вызвать setup_routes.

from project.routes import setup_routes
app = Sanic(__name__)
def init():
    ...
    app.config.from_object(Settings)
    setup_database()
    setup_routes(app)
    ...

Делаем запрос…

$ curl localhost:8000/books
{"books":[{"No Highway":"Nevil Shute"},{"The Daffodil":"SkyH. E. Bates"}]}

Middleware

Может проверим заголовки ответов и посмотрим, можем ли мы добавить или исправить там что-нибудь?

$ curl -I localhost:8000
Connection: keep-alive
Keep-Alive: 5
Content-Length: 32
Content-Type: text/plain; charset=utf-8

Как видите, в вопросах безопасности нам есть что улучшить. Есть несколько пропущенных заголовков, таких как X-XSS-Protection, Strict-Transport-Security и т.д. Поэтому давайте разберемся с ними с помощью дополнительного ПО и пакетов secure.

Файл middlewares.py

from secure import SecureHeaders

secure_headers = SecureHeaders()

def setup_middlewares(app):
    @app.middleware('response')
    async def set_secure_headers(request, response):
        secure_headers.sanic(response)

Настройка middleware в файле main.py:

from project.middlewares import setup_middlewares
app = Sanic(__name__)
def init():
    ...
    app.config.from_object(Settings)
    setup_database()
    setup_routes(app)
    setup_middlewares(app)
    ...

А вот и результат:

$ curl -I localhost:8000/books
Connection: keep-alive
Keep-Alive: 5
Strict-Transport-Security: max-age=63072000; includeSubdomains
X-Frame-Options: SAMEORIGIN
X-XSS-Protection: 1; mode=block
X-Content-Type-Options: nosniff
Referrer-Policy: no-referrer, strict-origin-when-cross-origin
Pragma: no-cache
Expires: 0
Cache-control: no-cache, no-store, must-revalidate, max-age=0
Content-Length: 32
Content-Type: text/plain; charset=utf-8

Как я и обещал в самом начале, для каждого раздела этой статьи есть отдельный репозиторий на github. Надеюсь, этот небольшой туториал поможет вам начать работу с Sanic. В фреймворке Sanic есть еще много неисследованных функций, с ними вы можете познакомиться в документации.

Подробнее о курсе. Посмотреть запись открытого урока "Расширение Python на C: заставляем Python ползти быстрее" можно здесь.