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API安全的核心需求包括认证与授权机制。认证验证用户身份，如用户名密码登录；授权验证用户是否有权限执行特定操作，如管理员删除数据。典型安全威胁包括未授权访问、凭证泄露和权限提升。FastAPI通过OpenAPI规范支持OAuth2、HTTP Basic等安全方案，依赖注入系统实现灵活验证。OAuth2协议通过授权请求、授权许可、访问令牌等步骤确保安全访问。FastAPI实现OAuth2密码流程示例包括环境准备、核心代码实现和运行测试，确保用户身份验证和权限控制。

FastAPI与MongoDB整合实现日志监控系统的实战指南。首先配置MongoDB异步连接，定义日志数据模型。核心功能包括日志写入接口、聚合管道查询和索引优化。性能优化技巧涵盖批量写入和查询分页。常见报错解决方案涉及422 Validation Error和MongoClient连接超时。生产环境建议包括连接池配置、读写分离、慢查询监控和TTL索引。通过该方案，可构建日均千万级日志处理系统，建议配合Prometheus和Grafana进行监控和可视化。

FastAPI与MongoDB分片集群集成实战探讨了分片集群的核心概念、Motor驱动配置技巧、分片数据路由策略、聚合管道高级应用、分片索引优化方案及常见报错解决方案。分片集群通过将数据集分割成多个片段，适合处理大规模数据和高并发场景。Motor驱动的异步特性需要合理配置连接池参数。分片策略包括哈希分片、范围分片和复合分片，结合业务需求选择。聚合管道优化策略包括使用分片键过滤、避免跨分片连接和处理大型数据集。分片索引优化原则是优先使用覆盖查询的复合索引。常见报错解决方案涉及连接超时、排序问题和查询超时等。

MongoDB Change Stream与FastAPI集成可实现毫秒级实时数据处理。Change Stream通过oplog机制捕获数据变更事件，支持insert、update、replace、delete操作监听，具备断点续传和事件过滤能力。集成步骤包括环境准备、基础监听实现、WebSocket实时推送，以及性能优化策略如索引优化、批处理配置和资源控制。生产环境建议使用独立物理节点部署oplog，配置心跳检测，并监控事件处理延迟、内存使用和网络带宽消耗。该方案适用于实时数据分析、即时通讯和物联网等场景。

地理空间索引在日志分析中应用广泛，涉及用户登录IP定位、移动端位置轨迹和物联网设备位置上报等场景。MongoDB支持2dsphere和2d两种地理空间索引类型，分别适用于地球表面几何计算和平面地图。通过FastAPI集成，可实现地理空间数据的建模、索引创建和查询，如范围查询和地理围栏告警。性能优化策略包括复合索引和聚合管道分析。常见报错涉及坐标顺序、距离限制和GeoJSON格式解析。