我们如何构建教育数据门户的API

教育数据门户是一个应用程序接口（API），旨在帮助研究人员轻松访问多个来源的教育数据。在本文中，我们将详细探讨教育数据门户API的构建过程，包括选择技术栈的原因以及各组件的功能概述。

为什么选择Django框架？

为了专注于构建功能丰富的API，我们选择了基于Django框架的开发方式。以下是选择Django的主要原因：

1. 快速开发能力：Django使用Python编程语言，内置了模板、库和API，能够快速实现Web应用程序的开发。
2. 团队协作：Python是一种易于使用且广受研究程序员和数据科学家欢迎的语言，有助于团队协作和产品开发。
3. 高扩展性：Django可以适应不同规模的项目，非常适合教育数据门户的需求。
4. 完善的文档支持：Django拥有丰富的文档资源，开发人员可以轻松获取所需信息。
5. 灵活性：通过应用程序插件和Python包，Django提供了强大的基础和高度的灵活性。

数据存储的选择：MySQL与AWS RDS

教育数据门户的数据库规模庞大，包含150多个数据表，并且预计会持续增长。为了满足存储和访问需求，我们选择了MySQL数据库，并通过亚马逊关系数据库服务（RDS）进行托管。以下是这一选择的主要优势：

1. 降低成本：无需现场托管基础设施，仅需为实际使用的资源付费。
2. 高可用性与可扩展性：RDS支持数据量的动态扩展，确保服务的稳定性。
3. 安全性与备份：AWS虚拟私有云提供安全的环境，并配备监控工具及强大的备份和恢复功能。
4. 无缝集成：Django框架内置了与MySQL集成的相关库，简化了开发流程。

API的四个主要组成部分

基于Django的API通常由以下四个部分组成，教育数据门户的API也不例外：

1. 数据库模型：利用Django的对象关系映射（ORM）与数据库交互。
2. 视图集：定义数据的呈现方式，并应用过滤器。
3. 序列化程序：将数据转换为通用的JSON格式。
4. 路由器：定义API端点的URL结构。

数据库模型

数据库模型是API的核心部分，定义了Django应用程序的数据库结构，并通过ORM实现与数据库的交互。以下是创建数据库模型的基本步骤：

1. 在models.py文件中，为每个数据库表创建一个类。
2. 定义字段名称和类型，确保与数据库结构匹配。
3. 指定主键和元数据类。

例如，以下代码定义了综合高等教育数据系统（IPEDS）招生数据的模型：

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'

通过Django的ORM，开发人员可以使用Python代码（而非SQL）与数据库交互。例如，以下代码返回所有IPEDS入学登记记录：

IpedsAdmissionEnrollments.objects.all()

视图集

视图集是Django REST框架（DRF）的核心组件之一，通常与路由器结合使用，以实现标准化的API行为。由于教育数据门户的API仅提供只读操作，我们选择了ReadOnlyModelViewSet类。以下是视图集的基本实现：

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

序列化程序负责将数据库中的数据转换为API可以使用的格式。对于教育数据门户，我们使用了模型序列化程序。以下是一个简单的实现示例：

from rest_framework import serializers
from .models import IpedsAdmissionEnrollments

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

通过fields='__all__'，我们可以自动包含模型中的所有字段，也可以根据需要指定特定字段。

路由器

路由器定义了用户访问API时的URL模式。DRF提供了一种标准化的方法，无需为每个模式手动定义路由。例如，以下代码为IPEDS招生数据表创建了两个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/：列出所有招生数据记录。
2. /college-university/ipeds/admissions-enrollment/[ID]/：查看特定记录的详细信息。

总结

通过Django框架和MySQL数据库，我们成功构建了一个高效、可扩展的教育数据门户API。Django的ORM、视图集、序列化程序和路由器等组件不仅简化了开发流程，还提高了代码的可维护性和可读性。未来，我们将继续优化API的性能和功能，以更好地服务于研究人员和政策制定者。

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