為什么選擇Django框架?

為了專注于構建功能豐富的API,我們選擇了基于Django框架的開發方式。以下是選擇Django的主要原因:

  1. 快速開發能力:Django使用Python編程語言,內置了模板、庫和API,能夠快速實現Web應用程序的開發。
  2. 團隊協作:Python是一種易于使用且廣受研究程序員和數據科學家歡迎的語言,有助于團隊協作和產品開發。
  3. 高擴展性:Django可以適應不同規模的項目,非常適合教育數據門戶的需求。
  4. 完善的文檔支持:Django擁有豐富的文檔資源,開發人員可以輕松獲取所需信息。
  5. 靈活性:通過應用程序插件和Python包,Django提供了強大的基礎和高度的靈活性。

數據存儲的選擇:MySQL與AWS RDS

教育數據門戶的數據庫規模龐大,包含150多個數據表,并且預計會持續增長。為了滿足存儲和訪問需求,我們選擇了MySQL數據庫,并通過亞馬遜關系數據庫服務(RDS)進行托管。以下是這一選擇的主要優勢:

  1. 降低成本:無需現場托管基礎設施,僅需為實際使用的資源付費。
  2. 高可用性與可擴展性:RDS支持數據量的動態擴展,確保服務的穩定性。
  3. 安全性與備份:AWS虛擬私有云提供安全的環境,并配備監控工具及強大的備份和恢復功能。
  4. 無縫集成:Django框架內置了與MySQL集成的相關庫,簡化了開發流程。

API的四個主要組成部分

基于Django的API通常由以下四個部分組成,教育數據門戶的API也不例外:

  1. 數據庫模型:利用Django的對象關系映射(ORM)與數據庫交互。
  2. 視圖集:定義數據的呈現方式,并應用過濾器。
  3. 序列化程序:將數據轉換為通用的JSON格式。
  4. 路由器:定義API端點的URL結構。

數據庫模型

數據庫模型是API的核心部分,定義了Django應用程序的數據庫結構,并通過ORM實現與數據庫的交互。以下是創建數據庫模型的基本步驟:

  1. models.py文件中,為每個數據庫表創建一個類。
  2. 定義字段名稱和類型,確保與數據庫結構匹配。
  3. 指定主鍵和元數據類。

例如,以下代碼定義了綜合高等教育數據系統(IPEDS)招生數據的模型:

class IpedsAdmissionEnrollments(models.Model):
 institution_name = models.CharField(max_length=255)
 enrollment_count = models.IntegerField()
 year = models.IntegerField()
 class Meta:
 db_table = 'ipeds_admissions_enrollments'

通過Django的ORM,開發人員可以使用Python代碼(而非SQL)與數據庫交互。例如,以下代碼返回所有IPEDS入學登記記錄:

IpedsAdmissionEnrollments.objects.all()

視圖集

視圖集是Django REST框架(DRF)的核心組件之一,通常與路由器結合使用,以實現標準化的API行為。由于教育數據門戶的API僅提供只讀操作,我們選擇了ReadOnlyModelViewSet類。以下是視圖集的基本實現:

from rest_framework.viewsets import ReadOnlyModelViewSet
from .models import IpedsAdmissionEnrollments
from .serializers import IpedsAdmissionEnrollmentsSerializer

class IpedsAdmissionsEnrollmentsViewSet(ReadOnlyModelViewSet):
 queryset = IpedsAdmissionEnrollments.objects.all()
 serializer_class = IpedsAdmissionEnrollmentsSerializer

序列化程序

序列化程序負責將數據庫中的數據轉換為API可以使用的格式。對于教育數據門戶,我們使用了模型序列化程序。以下是一個簡單的實現示例:

from rest_framework import serializers
from .models import IpedsAdmissionEnrollments

class IpedsAdmissionEnrollmentsSerializer(serializers.ModelSerializer):
 class Meta:
 model = IpedsAdmissionEnrollments
 fields = '__all__'

通過fields='__all__',我們可以自動包含模型中的所有字段,也可以根據需要指定特定字段。


路由器

路由器定義了用戶訪問API時的URL模式。DRF提供了一種標準化的方法,無需為每個模式手動定義路由。例如,以下代碼為IPEDS招生數據表創建了兩個URL:

from rest_framework.routers import DefaultRouter
from .views import IpedsAdmissionsEnrollmentsViewSet

router = DefaultRouter()
router.register(r'college-university/ipeds/admissions-enrollment', IpedsAdmissionsEnrollmentsViewSet)

生成的URL包括:

  1. /college-university/ipeds/admissions-enrollment/:列出所有招生數據記錄。
  2. /college-university/ipeds/admissions-enrollment/[ID]/:查看特定記錄的詳細信息。

總結

通過Django框架和MySQL數據庫,我們成功構建了一個高效、可擴展的教育數據門戶API。Django的ORM、視圖集、序列化程序和路由器等組件不僅簡化了開發流程,還提高了代碼的可維護性和可讀性。未來,我們將繼續優化API的性能和功能,以更好地服務于研究人員和政策制定者。

原文鏈接: https://urban-institute.medium.com/how-we-built-the-api-for-the-education-data-portal-cabbf4814a45

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