SparkBoard - AWS 無伺服器任務協作平台

專案簡介

SparkBoard 是一個完整的 AWS Serverless 全端應用展示專案，提供任務管理、公告發布、檔案分享與即時通知的無伺服器協作平台。專案採用基礎設施即程式碼 (IaC) 設計，透過 AWS CDK 建構完整的雲端架構，整合 API Gateway、Lambda、DynamoDB、Cognito、S3、SQS、SNS、EventBridge 等 12 項 AWS 服務，展示企業級 Serverless 應用的最佳實務。

核心理念

完全無伺服器架構：零維運成本、自動擴展、按需計費
DynamoDB 單表設計：最佳化資料存取模式、減少 API 呼叫、降低成本
事件驅動微服務：9 個獨立 Lambda 函數、職責單一、獨立擴展
完整可觀測性：CloudWatch Dashboard、X-Ray 追蹤、告警系統
生產級 CI/CD：GitHub Actions + AWS OIDC 自動化部署

我的職責

作為專案的唯一開發者，我負責：

系統架構設計

設計五層 Stack 架構：Storage → Auth → API → Messaging → Monitoring
實作 DynamoDB 單表設計：2 個 GSI 索引支援多種查詢模式
建立 9 個 Lambda 微服務：Items、AuthMe、Uploads、Users、Health、Monitoring、NotificationHandler、AutoArchive、PostConfirm
設計 SQS + SNS 非同步通知架構，實現解耦與可靠性

基礎設施即程式碼 (AWS CDK)

Storage Stack (storage-stack.ts)：DynamoDB 單表 + S3 檔案儲存
Auth Stack (auth-stack.ts)：Cognito User Pool + PostConfirmation Trigger
API Stack (api-stack.ts)：API Gateway REST API + 6 個同步 Lambda
Messaging Stack (messaging-stack.ts)：SQS Queue + SNS Topic + Notification Lambda
Monitoring Stack (monitoring-stack.ts)：CloudWatch Dashboard + Alarms + X-Ray

Lambda 函數開發 (Node.js 18)

同步服務 (6 個)：
- Items (733 行)：任務/公告 CRUD、狀態管理、封存功能
- Users (470 行)：用戶管理、RBAC 權限控制
- Monitoring (417 行)：監控儀表板、指標查詢
- Uploads (218 行)：S3 預簽名 URL 生成
- AuthMe (312 行)：用戶資料查詢與更新
- Health (27 行)：健康檢查端點
非同步服務 (3 個)：
- NotificationHandler (378 行)：SQS 觸發郵件發送
- AutoArchive (50 行)：EventBridge 定時封存
- PostConfirm (50 行)：Cognito 觸發自動加入群組

前端開發 (React 19 + TypeScript)

Vite 建構工具配置與優化
TanStack Query 資料擷取與快取策略
Amazon Cognito Identity JS 認證整合
TailwindCSS 4 + Radix UI 元件設計
Recharts 2 監控儀表板視覺化

CI/CD 與部署

GitHub Actions 工作流程：ci.yml (測試) + cdk-deploy.yml (部署)
AWS OIDC 無金鑰認證整合
PowerShell 部署腳本 (deploy-all-stacks.ps1)
多 Stack 依賴管理與順序部署

核心功能

1. 使用者認證系統 (Cognito)

註冊與登入：Email 驗證、密碼強度檢查
JWT Token 授權：API Gateway Cognito Authorizer
用戶群組管理：Users (一般用戶)、Admins (管理員)
PostConfirmation Trigger：新用戶自動加入 Users 群組
個人資料管理：GET/PATCH /auth/me 端點

2. 任務與公告管理 (Items CRUD)

建立項目：POST /items - 支援類型（task/announcement）、標題、描述、截止日期、S3 附件
查詢列表：GET /items - 支援分頁、類型過濾、用戶過濾
更新狀態：PATCH /items/{id} - 完成狀態、封存狀態
刪除項目：DELETE /items/{id} - 軟刪除機制
DynamoDB 設計：
- PK: ITEM#{ulid}, SK: METADATA
- GSI1: userId + createdAt (查詢用戶項目)
- GSI2: ITEM#ALL + createdAt (全域列表)

3. 檔案上傳系統 (S3 Presigned URL)

安全上傳：POST /uploads - 生成 15 分鐘有效期的預簽名 URL
限制檔案類型：支援 image/*, application/pdf, .docx, .xlsx
大小限制：最大 10MB
S3 Bucket 設定：
- 自動刪除物件（開發環境）
- CORS 配置支援前端直接上傳
- 生命週期政策（未來擴展）

4. 非同步郵件通知 (SQS + SNS)

觸發條件：任務標記為完成時
訊息佇列：SQS Queue 解耦 Items Lambda 與通知系統

訊息格式：

{
  "eventType": "TASK_COMPLETED",
  "itemId": "01HXY...",
  "title": "完成報告",
  "userId": "user-123"
}

SNS Email 發送：Notification Lambda 查詢用戶 Email 後透過 SNS 發送
錯誤處理：
- Visibility Timeout: 30 秒
- Max Receive Count: 3 次
- Dead Letter Queue (DLQ)

5. 定時自動封存 (EventBridge)

排程規則：rate(1 minute) - 每分鐘執行
封存邏輯：
- 查詢已完成且超過截止日期的任務
- 批次更新 archived: true
- 記錄 autoArchiveAt 時間戳
DynamoDB Query：
- 使用 GSI2 查詢 ITEM#ALL 分區
- FilterExpression: status = COMPLETED AND dueDate < NOW

6. 監控與可觀測性

CloudWatch Dashboard：
- Lambda Invocations、Duration、Errors
- DynamoDB Read/Write Capacity Units
- SQS Messages Available/In Flight
- API Gateway 4XX/5XX Errors
X-Ray 追蹤：端到端請求追蹤、服務地圖
CloudWatch Alarms：
- Lambda 錯誤率 > 5%
- DynamoDB 讀寫容量超過 80%
- SQS DLQ 訊息數 > 0

使用技術

基礎設施 (AWS CDK TypeScript)

AWS CDK (2.x)：基礎設施即程式碼
TypeScript (5.x)：型別安全的 IaC
核心 AWS 服務：
- API Gateway (REST API)
- Lambda (Node.js 18)
- DynamoDB (按需計費)
- Cognito (User Pool)
- S3 (檔案儲存 + 靜態網站)
- CloudFront (CDN)
- SQS (訊息佇列)
- SNS (郵件通知)
- EventBridge (定時任務)
- CloudWatch (日誌與監控)
- X-Ray (分散式追蹤)
- IAM (權限管理)

後端 Lambda 函數 (Node.js)

AWS SDK v3：@aws-sdk/client-dynamodb, @aws-sdk/client-s3, @aws-sdk/client-sns
UUID 生成：ulid (時間排序 ID)
測試框架：Jest + @aws-sdk/client-dynamodb (單元測試)

前端 (React + TypeScript)

技術	版本	用途
React	19.0	UI 框架
TypeScript	5.x	型別安全
Vite	6.x	建構工具
TailwindCSS	4.x	樣式框架
Radix UI	2.x	無障礙元件庫
TanStack Query	5.90.5	資料擷取與快取
React Hook Form	7.x	表單管理
Zod	3.x	Schema 驗證
Amazon Cognito Identity JS	6.x	認證客戶端
Recharts	2.15.1	圖表視覺化
React Markdown	9.x	Markdown 渲染

開發工具

GitHub Actions：CI/CD 自動化
ESLint：程式碼品質檢查
Jest：單元測試
PowerShell：部署腳本

專案狀態

當前版本：生產級完整專案

分支狀態：feature/SQS_SNS (開發分支)
CDK Stacks：5 個 Stack 全部部署成功

功能完成度

✅ 已完成：
- 完整的 AWS CDK 基礎設施（5 個 Stack）
- 9 個 Lambda 微服務（2,605 行程式碼）
- DynamoDB 單表設計 + 2 個 GSI
- Cognito 認證整合
- S3 預簽名 URL 檔案上傳
- SQS + SNS 非同步郵件通知
- EventBridge 定時自動封存
- CloudWatch Dashboard + Alarms
- X-Ray 分散式追蹤
- React 19 前端應用
- GitHub Actions CI/CD
- 完整文檔（692 行期末報告）
📋 可擴展功能：
- WebSocket 即時通知
- Lambda Layers 共享程式碼
- DynamoDB Streams 資料同步
- Step Functions 複雜工作流程
- CloudFront 前端部署

開發挑戰與收穫

1. DynamoDB 單表設計

挑戰：如何在單一表格支援多種查詢模式？

解決方案：

主鍵設計：PK = ITEM#{id} | USER#{id}, SK = METADATA | PROFILE
GSI1 設計：查詢特定用戶的所有項目
- PK: userId
- SK: createdAt (時間排序)
GSI2 設計：查詢全域項目列表
- PK: ITEM#ALL (固定值，所有項目共享)
- SK: createdAt

收穫：

理解 NoSQL 資料建模最佳實務
掌握 GSI 索引設計技巧
學習如何平衡查詢效能與成本

挑戰：如何實現可靠的郵件通知系統？

解決方案：

解耦設計：Items Lambda 不直接呼叫 SNS，而是發送訊息至 SQS
可靠性保證：
- SQS 保證至少傳遞一次
- Visibility Timeout 30 秒防止重複處理
- Max Receive Count 3 次後進入 DLQ
錯誤追蹤：DLQ 搭配 CloudWatch Alarm 監控失敗訊息

收穫：

深入理解事件驅動架構
掌握訊息佇列最佳實務
學習分散式系統容錯設計

3. Lambda 冷啟動優化

挑戰：Lambda 冷啟動時間影響 API 回應速度。

解決方案：

微服務拆分：小型 Lambda 函數啟動更快（Items: 733 行仍在合理範圍）

SDK v3 模組化：僅匯入需要的 AWS SDK 模組

// ✅ 正確：僅匯入 DynamoDB Client
import { DynamoDBClient } from '@aws-sdk/client-dynamodb';

// ❌ 錯誤：匯入整個 SDK
import AWS from 'aws-sdk';

Provisioned Concurrency：未來可為高流量端點預留實例

收穫：

理解 Lambda 執行環境生命週期
學習 JavaScript Bundle 優化技巧
掌握無伺服器效能調校

4. API Gateway Cognito 授權

挑戰：如何整合 Cognito JWT Token 驗證？

解決方案：

API Gateway Authorizer：配置 Cognito User Pool 作為授權來源
Token 傳遞：前端在 Authorization Header 傳遞 JWT

Lambda Context：從 event.requestContext.authorizer.claims 取得用戶資訊

const userId = event.requestContext.authorizer.claims.sub;
const email = event.requestContext.authorizer.claims.email;

收穫：

深入理解 OAuth 2.0 / OpenID Connect 流程
掌握 JWT Token 驗證機制
學習 API Gateway 授權設計模式

5. GitHub Actions OIDC 部署

挑戰：如何安全地在 GitHub Actions 部署 AWS 資源，避免儲存 Access Key？

解決方案：

OIDC 信任關係：AWS IAM Role 信任 GitHub 的 OIDC Provider
短期憑證：GitHub Actions 取得臨時 STS Token（15 分鐘有效）
最小權限原則：IAM Role 僅授予 CDK 部署所需權限

收穫：

理解 OIDC 聯合身份驗證
掌握 AWS STS AssumeRoleWithWebIdentity
學習零金鑰 CI/CD 最佳實務

6. CloudWatch 可觀測性設計

挑戰：如何有效監控 9 個 Lambda 函數的執行狀態？

解決方案：

統一 Dashboard：單一面板顯示所有關鍵指標
分層告警：
- P0: DLQ 有訊息（立即處理）
- P1: Lambda 錯誤率 > 5%（1 小時內處理）
- P2: DynamoDB 容量 > 80%（評估擴展）
X-Ray Service Map：視覺化服務依賴關係

收穫：

理解可觀測性三支柱（Metrics, Logs, Traces）
掌握 CloudWatch 告警策略設計
學習分散式追蹤最佳實務

專案亮點

技術創新

✅ 完整的 Serverless 架構展示（12 項 AWS 服務整合）
✅ DynamoDB 單表設計最佳實務（2 個 GSI 優化查詢）
✅ SQS + SNS 非同步處理架構（解耦與可靠性）
✅ EventBridge 定時任務（Cron 排程）
✅ X-Ray 端到端追蹤（分散式系統可觀測性）

工程實務

✅ 基礎設施即程式碼（AWS CDK TypeScript）
✅ CI/CD 自動化部署（GitHub Actions + OIDC）
✅ 完整的監控與告警體系（CloudWatch Dashboard + Alarms）
✅ 微服務職責分離（9 個獨立 Lambda）
✅ 詳盡的文檔（692 行期末報告、465 行 README）

成本優化

✅ 按需計費 DynamoDB（無閒置成本）
✅ Lambda 僅在請求時計費（無伺服器維運）
✅ S3 生命週期政策（自動刪除過期檔案）
✅ CloudWatch Logs 保留期限（30 天自動刪除）

學習成果

✅ 深入實作 AWS 無伺服器架構
✅ 掌握 DynamoDB NoSQL 設計模式
✅ 理解事件驅動微服務架構
✅ 學習雲端應用可觀測性設計

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核心理念

我的職責

系統架構設計

基礎設施即程式碼 (AWS CDK)

Lambda 函數開發 (Node.js 18)

前端開發 (React 19 + TypeScript)

CI/CD 與部署

核心功能

1. 使用者認證系統 (Cognito)

2. 任務與公告管理 (Items CRUD)

3. 檔案上傳系統 (S3 Presigned URL)

4. 非同步郵件通知 (SQS + SNS)

5. 定時自動封存 (EventBridge)

6. 監控與可觀測性

使用技術

基礎設施 (AWS CDK TypeScript)

後端 Lambda 函數 (Node.js)

前端 (React + TypeScript)

開發工具

專案狀態

當前版本：生產級完整專案

功能完成度

開發挑戰與收穫

1. DynamoDB 單表設計

2. SQS + SNS 非同步架構

3. Lambda 冷啟動優化

4. API Gateway Cognito 授權

5. GitHub Actions OIDC 部署

6. CloudWatch 可觀測性設計

專案亮點

技術創新

工程實務

成本優化

學習成果