本文 AI 產出，尚未審核

FastAPI 部署與架構（Deployment & Architecture）

雲端部署（DigitalOcean / AWS / GCP）

簡介

在開發完 FastAPI 應用之後，最關鍵的步驟就是把服務安全、穩定且具備可擴展性地部署到雲端。
雲端平台（如 DigitalOcean、AWS、GCP）提供彈性的計算資源、負載平衡、CI/CD 整合與監控機制，讓我們可以把 API 以 容器化、伺服器無狀態 的方式快速上線。

本篇文章將從概念說明、實作範例、常見陷阱與最佳實踐，帶領讀者一步步完成 FastAPI 在三大主流雲端平台的部署流程，讓你能在 開發 → 測試 → 上線 的全流程中保持一致性與可維護性。

核心概念

1️⃣ 為什麼要容器化（Docker）

好處 說明
環境一致性 開發、測試、正式環境使用同一個映像檔，避免「本機跑得很好」的問題。
快速部署 只要推送新的 Docker image，即可在任意雲端服務上滾動升級。
資源隔離 每個容器都有獨立的檔案系統、網路介面，降低相互影響的風險。

2️⃣ 無狀態（Stateless）服務

FastAPI 本身是 無狀態 的 HTTP 服務，所有會話資訊（認證、快取、資料）應存放在外部系統（Redis、PostgreSQL、S3 等）。這樣的設計才能在 水平擴展（scale‑out） 時，讓多個實例共享相同的資料來源。

3️⃣ 基礎雲端服務類型

平台 主要部署方式 特色
DigitalOcean App Platform / Droplets + Docker 簡易 UI、固定價格、適合小型專案。
AWS Elastic Beanstalk、ECS/Fargate、EC2、Lambda + API Gateway 服務豐富、彈性大、支援企業級安全與監控。
GCP Cloud Run、App Engine, GKE (Kubernetes) 完全托管的容器執行環境、與 Google 生態系緊密整合。

程式碼範例

以下示範 FastAPI 應用最小化的專案結構：

my_fastapi/
├─ app/
│  ├─ main.py
│  └─ router.py
├─ Dockerfile
├─ requirements.txt
└─ .dockerignore

1️⃣ Dockerfile（共用）

# 使用官方輕量級 Python 映像
FROM python:3.11-slim

# 建立非 root 使用者，提升安全性
RUN useradd -m fastapi_user
WORKDIR /app
COPY --chown=fastapi_user:fastapi_user requirements.txt .
RUN pip install --no-cache-dir -r requirements.txt

# 複製程式碼
COPY --chown=fastapi_user:fastapi_user . .

# 以 non‑root 身份執行
USER fastapi_user

# 使用 Uvicorn 以非阻塞方式啟動
CMD ["uvicorn", "app.main:app", "--host", "0.0.0.0", "--port", "8000"]

重點：--no-cache-dir 讓映像檔更小；USER fastapi_user 防止容器被當作 root 執行。

2️⃣ Docker‑Compose（本機測試）

version: "3.9"
services:
  api:
    build: .
    ports:
      - "8000:8000"
    environment:
      - ENV=production
    restart: unless-stopped

使用 restart: unless-stopped 可以在容器意外崩潰時自動重啟，模擬雲端服務的永續性。

3️⃣ DigitalOcean App Platform 部署設定（app.yaml）

name: fastapi-demo
services:
  - name: api
    dockerfile_path: Dockerfile
    http_port: 8000
    routes:
      - path: /
        preserve_path_prefix: true
    envs:
      - key: ENV
        value: production

將此檔案放在根目錄，於 DigitalOcean 控制台的 App Platform → Create App → GitHub 中選擇此專案，即可自動偵測 app.yaml 並完成部署。

4️⃣ AWS Elastic Beanstalk（Dockerrun.aws.json）

{
  "AWSEBDockerrunVersion": "1",
  "Image": {
    "Name": "YOUR_ECR_ACCOUNT_ID.dkr.ecr.us-east-1.amazonaws.com/fastapi-demo:latest",
    "Update": "true"
  },
  "Ports": [
    {
      "ContainerPort": "8000"
    }
  ],
  "Logging": "/var/log/nginx"
}
  1. 先把 Docker image 推送至 ECR。
  2. 在 Elastic Beanstalk 建立 Docker 環境，選擇「Upload your code」並上傳上述 Dockerrun.aws.json。

5️⃣ GCP Cloud Run 部署（gcloud CLI）

# 1. 建立容器映像並推送至 Artifact Registry
gcloud builds submit --tag us-central1-docker.pkg.dev/$PROJECT_ID/fastapi-repo/fastapi-demo

# 2. 部署至 Cloud Run
gcloud run deploy fastapi-demo \
  --image us-central1-docker.pkg.dev/$PROJECT_ID/fastapi-repo/fastapi-demo \
  --platform managed \
  --region us-central1 \
  --allow-unauthenticated \
  --port 8000

Cloud Run 完全托管容器執行環境，會自動根據流量 水平擴展，且僅在實際請求時付費。

常見陷阱與最佳實踐

陷阱 說明 解決方案
容器內部寫入本機磁碟 失去無狀態特性，升級時資料會遺失。 把所有持久化需求外部化（如 RDS、Cloud SQL、S3、Redis）。
未設定健康檢查（Health Check） 雲端平台無法自動偵測失敗容器。 在 Dockerfile 或雲端服務設定 HEALTHCHECK，或在 Cloud Run 設定 --health-check。
環境變數硬編碼 部署不同環境（dev / prod）時需改程式碼。 使用 環境變數、Secrets Manager（AWS Secrets Manager、GCP Secret Manager）管理機密。
使用 root 權限執行容器 容易被利用造成安全漏洞。 如前述 Dockerfile 中建立非 root 使用者，並在 Kubernetes / ECS 中設定 runAsNonRoot。
忽略日誌與監控 問題發生時難以定位。 結合 ELK stack、Prometheus + Grafana，或直接使用雲端平台的 CloudWatch / Stackdriver。

最佳實踐 Checklist

  1. ✅ Dockerfile 使用多階段建構（若需編譯）以減少映像檔大小。
  2. ✅ CI/CD：使用 GitHub Actions、GitLab CI 或 GitHub Actions for Docker，實現 自動化測試 → Build → Deploy。
  3. ✅ HTTPS：在雲端平台啟用自動 TLS（Let’s Encrypt），或使用 API Gateway 加上自訂憑證。
  4. ✅ 限流與安全：在 Cloudflare、AWS API Gateway 或 GCP Cloud Endpoints 設定 Rate Limiting、IP 白名單。
  5. ✅ 藍綠部署：利用 Elastic Beanstalk 的「環境切換」或 Cloud Run 的「流量分配」功能，降低升級風險。

實際應用場景

場景 推薦平台 為什麼
個人作品或小型 SaaS DigitalOcean App Platform 簡易 UI、固定月費、支援自動 SSL。
需要自訂 VPC、RDS、ElastiCache AWS Elastic Beanstalk + RDS + ElastiCache 完整的企業級網路與安全配置，支援自動伸縮。
突發流量（如行銷活動） GCP Cloud Run 按請求付費、瞬間擴容至數千個容器，成本可控。
多服務微服務架構 GKE (Google Kubernetes Engine) 或 AWS EKS Kubernetes 原生支援 Service Mesh、Istio、Horizontal Pod Autoscaler。
無伺服器（Serverless）API AWS Lambda + API Gateway（使用 Mangum 適配） 完全免伺服器管理，適合低頻率、事件驅動的 API。

總結

  • 容器化 是 FastAPI 雲端部署的基礎，Dockerfile 必須保持 最小化、非 root。
  • 無狀態 設計讓服務能在 DigitalOcean、AWS、GCP 上自由水平擴展。
  • 每個雲端平台都有對應的 部署方式（App Platform、Elastic Beanstalk、Cloud Run），只要掌握共通概念，就能快速切換。
  • 健康檢查、環境變數、日誌、TLS 是不可或缺的最佳實踐，能提升服務的可靠性與安全性。
  • 透過 CI/CD、藍綠部署、限流 等技術，從開發到上線的全流程都能保持一致、可追蹤、可回滾。

掌握了上述概念與範例，你就能把 FastAPI 應用從本機開發順利推向生產環境，無論是 小型創業專案、企業內部服務，或是 高流量公共 API，都能在雲端上穩定、彈性地運行。祝你部署順利，服務長線成長！