lab4

Это REST API для управления библиотекой, реализованное на Python с использованием FastAPI. Проект демонстрирует принципы проектирования REST API: простота, стабильность, версионность, идемпотентность, ограничение частоты запросов и документация.

Лабораторные работы

Лабораторная работа №1: REST API на FastAPI (текущая версия)
Лабораторная работа №4: API на основе RabbitMQ (асинхронный обмен сообщениями)

Быстрый старт для Lab4

Для запуска проекта с RabbitMQ см. QUICKSTART.md.

Краткая инструкция:

Веб-интерфейсы:

RabbitMQ Management: http://localhost:15672 (guest/guest)
FastAPI Swagger: http://localhost:8000/docs

Отчёт по Lab4: см. lab4/REPORT.md

Предметная область

Библиотека - система для управления книгами и авторами.

Сущности:

Авторы (Authors)
- ID (уникальный идентификатор)
- Имя
- Год рождения
Книги (Books)
- ID (уникальный идентификатор)
- Название
- Автор (связь с сущностью Author)
- ISBN
- Год издания
- Статус (доступна, взята на руки, зарезервирована)
- В v2 добавлены: описание, количество страниц, рейтинг
Пользователи (Users)
- ID
- Имя пользователя
- Хешированный пароль

Технологии

Python 3.8+
FastAPI - современный веб-фреймворк для создания API
Uvicorn - ASGI сервер для запуска приложения
Pydantic - валидация данных
JWT - аутентификация через JSON Web Tokens
bcrypt - хеширование паролей
slowapi - rate limiting

Установка и запуск

1. Установка зависимостей

2. Запуск сервера

Примечание: Если команда

uvicorn

не найдена, используйте

python -m uvicorn

вместо просто

uvicorn

Сервер запустится на

http://localhost:8000

3. Доступ к документации

После запуска доступна автоматическая документация:

Swagger UI: http://localhost:8000/docs
ReDoc: http://localhost:8000/redoc

Структура проекта

.
├── main.py                 # Главный файл приложения
├── requirements.txt        # Зависимости проекта
├── README.md              # Этот файл
└── app/
    ├── __init__.py
    ├── models.py          # Модели данных (Pydantic схемы)
    ├── database.py        # Внутреннее хранилище данных
    ├── auth.py            # Модуль аутентификации (JWT)
    ├── middleware/
    │   └── rate_limit.py  # Middleware для rate limiting
    └── routers/
        ├── auth.py        # Endpoints для аутентификации
        ├── v1.py          # API версии 1
        └── v2.py          # API версии 2

Использование API

1. Регистрация пользователя

2. Вход и получение токена

Ответ:

3. Использование токена

Все защищённые endpoints требуют токен в заголовке:

Authorization: Bearer <ваш_токен>

4. Работа с авторами (API v1)

Получить всех авторов

Создать автора

Создать автора с идемпотентностью

Повторный запрос с тем же

Idempotency-Key

вернёт тот же результат без создания дубликата.

Получить автора по ID

Обновить автора

Удалить автора

5. Работа с книгами (API v1)

Получить все книги

Создать книгу

6. Работа с книгами (API v2)

API v2 отличается от v1 дополнительными полями для книг:

Создать книгу с дополнительными полями

Основные принципы REST API

1. Простота и предсказуемость

Используются стандартные HTTP методы: GET, POST, PUT, DELETE
Понятные имена ресурсов: /authors, /books
Единообразная структура URL: /api/v1/resource/{id}

2. Версионность

API поддерживает несколько версий:

/api/v1/ - базовая версия
/api/v2/ - версия с дополнительными полями

Почему версионность важна:

Позволяет развивать API без поломки существующих клиентов
Старые версии продолжают работать
Новые версии могут добавлять функциональность

3. Идемпотентность

Идемпотентные операции:

GET - всегда возвращает тот же результат
PUT - повторный запрос с теми же данными не меняет состояние
DELETE - повторное удаление не меняет состояние

Не идемпотентные операции:

POST - каждый запрос создаёт новый ресурс

Решение: Использование заголовка

Idempotency-Key

для POST запросов. Повторный запрос с тем же ключом возвращает сохранённый результат.

4. Rate Limiting

Ограничение частоты запросов защищает API от перегрузки.

Лимиты:

10 запросов в минуту на IP адрес

Заголовки ответа:

X-RateLimit-Limit - максимальное количество запросов
X-RateLimit-Remaining - оставшееся количество запросов
Retry-After - время до следующего разрешённого запроса (при превышении лимита)

При превышении лимита:

Статус код: 429 (Too Many Requests)
Заголовок Retry-After указывает время ожидания

5. Аутентификация

Выбранный способ: JWT (JSON Web Token)

Обоснование выбора:

Stateless (без состояния)
- Сервер не хранит сессии
- Легко масштабировать на несколько серверов
Безопасность
- Токен подписан секретным ключом
- Можно включить время истечения
- Данные пользователя в токене (не нужно обращаться к БД)
Стандартность
- Широко используется в REST API
- Поддержка в большинстве языков и фреймворков
Гибкость
- Можно добавить роли и права доступа
- Легко интегрировать с микросервисами

Альтернативы и почему они не выбраны:

API-ключ: Проще, но менее безопасен, нет срока действия
OAuth 2.0: Сложнее для простых случаев, избыточен для внутреннего API
Session-based: Требует хранения сессий, сложнее масштабировать

6. Документация

Автоматическая документация в формате OpenAPI (Swagger):

Доступна по адресу /docs
Включает все endpoints, схемы запросов и ответов
Позволяет тестировать API прямо в браузере

Ломающие изменения (Breaking Changes)

Ломающие изменения - это изменения, которые нарушают обратную совместимость API.

Примеры ломающих изменений:

Удаление поля из ответа
Клиенты, ожидающие поле "author", сломаются.
Изменение типа поля
Изменение обязательности поля

Изменение URL структуры

// Было:
/api/books/1

// Стало:
/api/v1/books/1

Почему их стоит избегать:

Клиенты перестают работать
Требуется обновление всех клиентов одновременно
Сложность миграции
Плохой пользовательский опыт

Аддитивные изменения (не ломающие):

В нашем проекте v2 добавляет новые поля, которые являются опциональными:

description - опциональное поле
pages - опциональное поле
rating - опциональное поле

Старые клиенты продолжают работать, новые могут использовать дополнительные поля.

Пояснения к коду

Структура приложения

`main.py`

Главный файл, который:

Создаёт экземпляр FastAPI приложения
Настраивает CORS (для работы с фронтендом)
Подключает middleware для rate limiting
Регистрирует все маршруты (routers)

`app/models.py`

Pydantic модели для:

Валидации входных данных
Сериализации выходных данных
Автоматической генерации документации

Пример:

Если передать неверные данные, FastAPI автоматически вернёт ошибку валидации.

`app/database.py`

Внутреннее хранилище данных (in-memory). В реальном приложении здесь был бы код для работы с БД (PostgreSQL, MySQL).

Функции:

create_author() - создание автора
get_author() - получение автора
check_idempotency_key() - проверка ключа идемпотентности

`app/auth.py`

Модуль аутентификации:

get_password_hash() - хеширование пароля (bcrypt)
verify_password() - проверка пароля
create_access_token() - создание JWT токена
get_current_user() - получение пользователя из токена

Как работает JWT:

Пользователь вводит логин/пароль
Сервер проверяет и создаёт токен с данными пользователя
Токен отправляется клиенту
Клиент отправляет токен в заголовке Authorization: Bearer <token>
Сервер проверяет токен и извлекает данные пользователя

`app/routers/v1.py` и `app/routers/v2.py`

Маршруты (endpoints) для каждой версии API.

CRUD операции:

Create (POST) - создание ресурса
Read (GET) - чтение ресурса
Update (PUT) - обновление ресурса
Delete (DELETE) - удаление ресурса

Защита endpoints:

Depends(get_current_user)

означает, что endpoint требует аутентификации.

Идемпотентность:

Извлекает ключ из заголовка и проверяет, не использовался ли он ранее.

`app/middleware/rate_limit.py`

Middleware для rate limiting:

Отслеживает количество запросов от каждого IP
Блокирует при превышении лимита
Добавляет заголовки в ответ

Тестирование API

Использование Swagger UI

Откройте http://localhost:8000/docs
Нажмите "Authorize" и введите токен
Выберите endpoint и нажмите "Try it out"
Заполните параметры и нажмите "Execute"

Использование curl

Использование Python requests

Развёртывание на GitVerse

1. Создание аккаунта

Перейдите на https://gitverse.ru
Зарегистрируйтесь или войдите

2. Создание репозитория

Нажмите кнопку "New" или "+" → "New repository"
Введите название репозитория (например, library-rest-api)
Выберите "Public" или "Private"
Нажмите "Create repository"

3. Загрузка кода

Вариант 1: Через веб-интерфейс

В репозитории нажмите "Upload files"
Перетащите все файлы проекта
Нажмите "Commit changes"

Вариант 2: Через Git (рекомендуется)

Если у вас установлен Git:

Если GitVerse попросит авторизацию:

Используйте логин и пароль от GitVerse
Или создайте Personal Access Token в настройках профиля

4. Добавление README

README.md уже включён в проект и будет автоматически отображаться на главной странице репозитория.

5. Проверка

Откройте ваш репозиторий на GitVerse и убедитесь, что все файлы загружены.

Команды для защиты лабораторной

Запуск приложения

Проверка работы

Откройте браузер: http://localhost:8000/docs
Зарегистрируйте пользователя через /api/auth/register
Получите токен через /api/auth/login
Протестируйте endpoints для книг и авторов

Демонстрация функций

Версионность:

Показать /api/v1/books и /api/v2/books
Объяснить разницу (дополнительные поля в v2)