基于微服務架構的新高考志愿填報推薦系統設計

摘 "要：高考志愿填報作為每位考生必須面對的環節，其重要性不言而喻。針對當前高考志愿填報推薦系統不易擴展、難以應對高并發、維護效率低等問題，提出一種基于微服務架構的新高考志愿填報推薦系統。研究首先對系統的整體微服務技術架構進行描述，詳細闡述各層的設計思想和中間基礎件的構成及其作用；其次對系統的總體功能模塊進行說明，并以應用關系圖的方式展示各模塊之間的聯系和前后邏輯；最后從構建微服務、微服務統一管理、負載均衡、服務網關以及自動化部署等方面對微服務的核心架構進行設計。研究結果表明，采用基于微服務架構的高考志愿填報推薦系統能最大程度地提升應用系統的性能和靈活性，滿足用戶對高并發和業務擴展的現實需求。

關鍵詞：微服務；高考志愿；高性能；擴展性；設計原則

中圖分類號：TP302 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2025）10-0028-06

Abstract： College applicationform filling is a step facing every candidate， and its importance is self-evident. In view of the problems that the current \"Recommendation System for College Application Form Filling\" is not easy to extend， difficult to cope with high concurrency， and of low maintenance efficiency， a new Recommendation System is proposed. This research first describes the overall microservice technical architecture of the system， and expounds in detail the design ideas of each layer and the composition and role of the intermediate infrastructure; then explains the overall functional modules of the system， and displays the connection and logic between each module in an application diagram; finally， the core architecture of the microservice is designed from the aspects of building microservices， unified management of microservices， load balancing， service gateway and automated deployment. The research results show that adopting the Recommendation System for College Application Form Filling based on the microservice architecture can maximize the performance and flexibility of the application system and meet the actual needs of users for high concurrency and business expansion.

Keywords： microservice; college application; high-performance; extensibility; design principles

隨著我國經濟的不斷發展，社會對人才也提出了新的要求。為適應變化，國家和地方教育管理部門相繼出臺了一系列的高考改革政策和措施。為體現高考志愿的公平性原則，我國已有多省份實行了“專業+學校”的平行志愿模式，通俗地講就是“分高先投檔”，這種以專業為導向的志愿填報模式，不但凸顯了考生的興趣，而且徹底改變了傳統的“學校＋專業”的志愿填報模式。“專業＋學校”的平行志愿模式大大減少了“高分低錄”的現象，提高了分數的利用率，對大部分考生來說更加公平。新高考改革的另一亮點，便是采取“3+3”的科目設置方式，即打破原有的文理分科模式，由學生根據自己的興趣愛好、學業成績來自主選擇科目，賦予學生更多的“選擇權”。

志愿填報作為高考過后的重要一環，牽動著廣大考生和家長的心。志愿填報是否合理不僅關系到考生是否能被心儀高校的理想專業錄取，也關系到高校對人才的合理選拔。經調查發現，專心備戰的考生對高考志愿填報政策了解甚少，加之部分家長缺乏志愿填報的專業知識，并且每個省份的志愿填報可能存在不同，對文字的解讀也存在一定的偏差。如何讓沒有多少高考志愿填報專業知識的考生能最大程度地利用考生高考分數，并結合自身的興趣愛好填報心儀的院校和專業，是當前志愿填報最實際、最現實的問題。為解決盲目填報高考志愿導致的“高分低就”“高分不就”及“興趣與專業不符”等問題，實現精準報考，做到“簡單輸入基礎信息，智能輸出最優志愿”，國內已有不少專家學者對高考志愿填報推薦系統進行了相關研究。2020年，孫彥幫等[1]設計了一款能幫助考生填報志愿的APP，通過對考生進行特征分析，為適合的考生推薦錄取率較高的院校及專業。2021年，洪濤等[2]采用微信小程序，根據用戶行為偏好，基于大數據分析技術，推薦適合考生的學校和專業。2022年，劉明奇等[3]通過Java Web完成了高考志愿智能推薦系統的開發與實現。測試結果顯示，系統具有較好的易用性和實用性。2023年，李慧靜等[4]開發了一款基于B/S的軟件系統，旨在服務考生填報志愿，實現分數與院校專業的合理匹配，案例分析表明，該軟件系統實現了基于數據驅動的高考志愿決策。2024年，胡志超等[5]設計與開發了招生信息管理系統，并根據新高考改革省份錄取系統特點，進行了系統的優化設計與分析。

隨著高考人數的逐年攀升，高并發訪問無疑給高考志愿填報推薦系統的運行帶來了巨大的挑戰，同時為適應高考的深化改革，部分業務流程和邏輯也會不斷變更，高可擴展性也成為高考志愿填報推薦系統需要考慮的問題。通過梳理相關文獻，發現現有的高考志愿填報推薦系統一般注重功能的設計或者推薦算法的優化，而很少注重推薦系統本身性能的提升和針對業務的擴展性研究。因此，本文提出將微服務架構應用到高考志愿填報推薦系統中，利用其強大的業務劃分功能和快速部署能力，高度整合各業務模塊，從系統性能、業務可擴展性、部署靈活性等方面提出了具體的解決方案，以期達到更好的用戶體驗和應用價值，本研究在助力考生填報志愿方面具有重要的現實意義。

1 "系統整體微服務技術架構

早期的信息系統一般采用單體架構，如圖1所示，即所有的功能模塊全都耦合在一塊，代碼量大，后期維護困難，存儲方式單一，這種架構會隨著業務復雜度和數據量的增加而變得效率低下、擴展性差，即使應用緩存服務器和負載均衡技術也很難解決其內生問題。

隨著信息技術的快速發展和高考改革的不斷深入，各垂直領域的信息平臺也相繼出現。為實現數據共享，數據和信息交流變得日益頻繁和復雜，多數據源已成為現代大型系統的一個重要特征，加之用戶數量的不斷增加，孤立的系統已無法滿足現實的需求，建立開放、高可擴展、技術異質的架構變得越來越重要[6]，這既是外部業務需求的驅使，也是軟件技術發展到一定階段的要求。為了解決傳統單體架構應用在現代軟件開發和運維中所面臨的諸多挑戰，微服務技術應運而生。本研究基于SpringCloud微服務架構體系搭建新高考志愿填報推薦系統，微服務架構（Microservice Architecture）是一種將單體應用拆分成一系列細粒度、獨立的服務單元的架構模式。每個服務單元運行在獨立的進程中，并通過超文本傳輸協議（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）、遠程過程調用等輕量級通信機制進行數據交互，可以部署在不同的服務器上獨立運行。這種架構能提升系統的靈活性、可擴展性、可維護性和可靠性。近年來，隨著自動化運維工具和容器技術的成熟，微服務架構的部署和管理也變得更加方便，這進一步推動了其在實際項目中的應用。本系統的微服務整體技術架構如圖2所示，分為持久層、中間件基礎層、微服務集群層、服務網關集群層、負載均衡層和應用層。

圖1 "單體架構圖

持久層負責將數據存儲到各類數據庫中，為不同業務系統提供數據支撐，該層包含關系型數據庫MySQL集群、非關系型數據庫MongoDB和Redis分布式緩存以及HDFS分布式文件存儲系統。通過本層的精心設計，微服務架構能提供可靠、靈活和可擴展的數據存儲解決方案。

中間件基礎層主要提供各類中間件服務。當服務提供者啟動時會向注冊中心Eureka注冊自己的信息，服務消費者則通過注冊中心獲取相應的服務列表并進行調用。SpringCloud Config配置中心為微服務架構中的服務提供集中的外部配置支持，允許開發人員將應用程序的配置信息從代碼中分離出來，并在運行時動態獲取應用程序配置。Sleuth追蹤用于記錄請求的耗時、網絡延遲等，是一個分布式跟蹤系統。認證服務作為處理用戶授權和認證的關鍵部分，通過Spring Security等安全框架來實現權限的控制。RabbitMQ是消息中間件，用于在各分布式系統中傳遞數據，達到了解耦和擴展的目的。ELK能將不同服務器的日志進行集中化管理，提升運維人員的工作效率。

微服務集群層由各個拆分后的獨立微服務單元構成，采用Docker容器技術以服務集群的方式部署在服務器上，各微服務之間通過輕量級通信方式進行調用，它們都有自己獨立的進程。從外部來看，這些微服務共同構成一個完整的應用系統[7]。該層主要為外部提供各種服務，如含一分一段微服務、志愿填報微服務等。

服務網關集群層是系統的入口，負責接收和轉發所有外部請求，客戶端無須和微服務直接交互。這樣既簡化了客戶端與服務之間的交互過程，也可以通過鑒權機制保證了后臺服務的安全性。

負載均衡層通過一定的均衡策略，將請求進行轉發，避免某個實習空閑而其他實例過載的情形，這有助于提升系統的吞吐量和整體性能。負載均衡層能將出現故障的實例從服務列表中刪除，將請求轉發至其他健康實例上，以提升系統的可用性。

應用層是指各業務系統前端部分，其允許用戶通過多種方式訪問各類服務，該層通過調用、組合與編排，協調多個微服務完成復雜的業務操作。通過將微服務提供的數據以適合不同前端需要的形式進行轉換，提升了用戶的體驗度。

2 "系統總體設計原則

新高考志愿填報系統總體設計應遵循以下原則。①單一職責原則：每個微服務按照業務進行拆分，使得每個微服務只負責某一個特定的業務功能，后期可根據需要增加或者刪除微服務。②輕量化協議通信原則：微服務架構中，微服務之間需要進行通信。Restful API 作為一種簡單、通用的標準接口，可實現微服務之間低帶寬、跨平臺、跨語言的輕量級通信。③高內聚低耦合原則：微服務內部應當具有高度聚合的特性，即服務內部之間的元素應緊密關聯、密切配合，而微服務之間的依賴關系應當盡量松散，彼此之間的依賴性要小，可以根據業務進行快速擴展，同時不會影響整個系統的穩定性。④容器化部署原則：現代大型應用已經變得越來越復雜，如何進行高效管理和靈活部署已成為一個重要話題。容器化技術可以將微服務打包成一個容器，采用Docker 和 Kubernetes進行管理，快速實現容器的增加和刪除，從而達到程序自動化管理、靈活部署的目標。⑤高可用性和容錯性原則：微服務應具有較高的可用性和容錯性，以減少系統停機時間，保證系統的持續、穩定運行。可通過如下幾種方式實現高可用，即負載均衡、冗余設計、預警機制、故障轉移和自動化恢復等。⑥統一管理原則：需要對系統中的所有模塊進行統一管理。每個微服務都應當被監控，可以使用日志記錄工具來監控可用性、性能、響應時間和錯誤率等指標。通過配置中心對微服務的配置進行統一管理，以利于實現配置的集中管理和動態更新，降低配置的復雜性和錯誤率。⑦SpringBoot和SpringCloud相整合的原則：SpringBoot內置了很多常用的庫、組件以及依賴集合，讓開發者快速搭建、部署和運行微服務。SpringCloud作為構建分布式應用的成熟框架，可以實現微服架構的各種功能。⑧多技術棧原則：微服務架構允許不同的服務、不同的團隊使用不同的技術棧，這有利于充分利用各種技術優勢，提升系統的靈活性，開發技術棧可以JAVA體系為主，同時兼容其他技術棧以利于團隊的整合[8]。

3 "系統總體功能模塊說明

高考志愿填報推薦系統主要包含登錄/注冊、首頁、查專業、查學校、志愿填報和MBIT性格測試6大模塊，每個一級模塊下分別包含多個二級模塊，其系統模塊應用關系如圖3所示。圖3中的實線表示一種包含關系，圖中的虛線表示有前后邏輯關系。

當游客進入首頁時，即可了解最新資訊、熱門專業、熱門大學、省控線、一分一段和院校排行等信息。以一分一段功能為例，系統將根據所在地區、錄取年份以及考生類別，分段顯示一分一段信息。數據將用2種方式呈現，一種為普通的列表，另外一種為可視化折線圖。

進入查學校模塊后，考生可以根據所屬省份、院校類型、院校性質等對院校進行查找，了解指定高校的畢業生簽約情況以及就業單位性質、專業就業率、錄取分數、錄取概率和學校專業等信息。在查專業模塊中，系統默認按照專業代碼進行排序，用戶也可以根據專業門類和專業層次進行精準查找。MBTI，全稱為邁爾斯-布里格斯類型指標，是一種基于人格類型理論發展起來的性格評估工具和自我報告問卷，其測試量表有4個人格維度，即注意方向、認知方式、判斷方式和生活方式。通過排列組合將人的心理活動規律和性格劃分成了16種類型。本系統將MBTI測試應用于高考志愿填報，輔助考生選擇專業，挖掘考生的興趣和愛好。

志愿填報將為考生提供院校和專業的智能推薦，系統將性格參數、高考成績、生源地和選科情況等數據進行綜合運算，將符合條件的志愿推薦結果按錄取概率進行排序，以方便考生和家長做出選擇。

4 "系統微服務核心架構設計

4.1 "微服務設計

系統按業務進行微服務劃分，采用SpringBoot開發單個微服務應用，通過SpringCloud相關組件實現服務調用和統一管理，這種細粒度的服務劃分和基于REST的通信方式能顯著提升系統的擴展性。

4.1.1 "構建微服務

為提升代碼的復用度和簡化系統開發，微服務分為基礎微服務和業務微服務。可將系統多處用到的功能封裝成基礎服務，其為其他業務微服務提供必要支撐。為保證Restful風格的實現，需在項目中創建公共子項目，以定義所有業務微服務之間的訪問接口標準與傳輸類別，方便微服務之間的互相調用與數據傳遞。業務微服務在整個志愿填報推薦系統中起著重要的作用，這些業務微服務組件相互協作，為上層提供業務接口。下面以高考資訊微服務為例來說明微服務的設計步驟：①在父項目中建立高考資訊子模塊，且在父項目中增加框架依賴配置，為微服務配置獨立的數據庫、連接池等。②在資訊子模塊的pom.xml中加入公共依賴和框架依賴，并在application.yml文件中配置微服務的訪問端口。③定義業務層接口子類InforService以實現具體的業務功能，同時定義REST控制類。④定義資訊子模塊的啟動類，完成該微服務的構建。其他業務微服務構建以此類推。

4.1.2 "微服務統一管理設計

高考志愿填報推薦系統包含眾多微服務，其目標是實現各功能模塊的高度整合和統一管理。為提升整合效率，方便不同微服務之間的相互調用，本項目采用Eureka組件來構建注冊中心并對微服務進行統一管理。當服務實例啟動時，會向Eureka Server注冊自己的信息，包括IP、端口號、服務名稱等。服務調用方會自動在注冊中心拉取服務列表，通過在接口類上加@FeignClient注解即可實現Feign接口的定義，采用公共方法暴露的方式來形成接口，供其他服務使用。為了讓調用者獲取完整的服務信息，應在每個微服務的application.yml中使用eureka.instance.metadata-map 配置相關注冊信息。同時還可以通過啟用發現功能對無用的微服務進行清除，實現對有效微服務的動態管理。

針對單體應用，一般通過修改profile項切換環境配置參數，即可更新服務配置。但對于高考志愿填報推薦系統這種多微服務應用，則需要根據環境進行不同的配置，使系統具有動態調整能力。實現動態更新需要使用SpringCloud config組件，通過修改客戶端微服務的bootsrap.yml，并將其在注冊中心注冊，可為其他微服務提供統一的配置管理服務。

4.2 "負載均衡設計

為滿足系統高可用需求，應從架構層面出發，在設計階段就要充分考慮負載均衡。當前微服架構的主流負載均衡算法有輪詢算法、最快響應時間算法、最少連接算法等等。在服務調用中，負載均衡通過設定閾值并根據當前負載情況來選擇集群中合適的實例來處理請求，當負載達到峰值時，采用放棄服務的方式來確保系統的可用性。在本項目中，對注冊中心、客戶端和服務端均采用負載均衡技術。注冊中心作為微服務架構的核心樞紐，為保證其高可用，必須部署多個Eureka Server實例到多臺可靠物理主機，通過修改Eureka項目的pom.xml，并讓多副本之間相互注冊來實現。客戶端負載均衡是微服務架構的一個重要特性，在SpringCloud中，可以使用@LoadBalanced注解的RestTemplate或WebClient來實現客戶端負載均衡。在Eureka配合下，Ribbon可以從注冊中心獲取服務列表，并采用其內置的負載策略分配一個服務提供者實例供客戶端調用。服務端負載均衡通常由Nginx來承擔，在接收到客戶端請求后，根據預設的均衡算法將請求分發到后端多個服務實例上。本項目中，需在網關集群前加入Nginx反向代理，通過在Nginx中添加服務網關端口集群，來保證服務網關的穩定運行[9]。

4.3 "服務網關設計

服務網關是高考志愿填報推薦系統的入口，充當連接客戶端和后臺服務的中介[10]，起到將內外系統隔離的作用。服務網關將所有對外提供的服務以API接口的方式進行統一管理，降低了客戶端調用的難度，使得客戶端只用關心與網關的交互，而不用關心后端具體的微服務。服務網關最主要的功能是請求過濾和路由轉發，請求過濾則是通過token、白名單、緩存的綜合使用來實現。路由轉發能確保數據按照正確的路徑進行傳輸，通過在spring.cloud.gateway.routes屬性中配置路由規則來實現。本項目采用Zuul作為網關組件，具有良好的可擴展性和靈活性，支持動態路由和過濾器，能夠對請求進行鑒權、認證、監控、限流和日志收集等操作。

4.4 "自動化部署設計

高考志愿填報推薦系統的運行往往伴隨著需求的變更，為了能夠快速適應需求變化，本項目采用持續集成的方式實現軟件的自動化構建與部署。綜合使用版本控制工具，項目管理工具（如Jenkins）和容器技術（如Docker），可實現自動化構建、測試和部署。自動化部署提高了軟件發布和開發的效率，做到了發布新配置不必重新部署，降低了人力成本，弱化了系統維護對用戶使用的影響，為項目實施提供了有力的保障。

5 "結束語

本文通過對當前高考志愿填報推薦系統的現狀進行分析，指出傳統單體架構業務擴展性差、性能低、維護困難等問題，結合微服務架構的優點和設計原則，提出了基于微服務架構的新高考志愿填報推薦系統。為闡述業務微服務的設計過程和思想，以高考資訊微服務為例進行了說明，強調了微服務在設計時需要重點考慮的幾個方面，探索了多個微服務組件在高考志愿填報推薦系統中的綜合應用。項目整體采用SpringBoot和SpringCloud相結合的原則，充分發揮各自的技術優勢，快速開發基于微服務架構的應用。系統各微服務實例獨立開發，采用輕量級通信方式進行相互協作，提高了系統的可擴展性、可維護性和可重用性，自動化部署又提升了軟件開發和部署效率，做到了發布新配置不必重新部署，降低了系統維護對用戶使用的影響。集群設計通過運行微服務實例的多個副本，降低了單模塊故障對整個系統的影響。

本系統以可擴展、模塊化和靈活性為特點，為高考志愿填報提供了一種有效的手段，提高了系統性能和自動化程度，為考生和家長的高考志愿填報提供了一種高可用、可擴展的解決方案，同時也為類似項目的開發和運維提供了參考。

參考文獻：

[1] 孫彥幫，賀裕，王林，等.基于Android的高考志愿推薦App設計[J].計算機時代，2020（2）：39-42.

[2] 洪濤，楊亦足，徐宏宇，等.大數據啟發的高考志愿輔助填報系統[J].信息系統工程，2021（5）：13-14.

[3] 劉明奇，程江珂，陳曉蘭.高考志愿填報輔助決策系統的設計與實現[J].現代信息科技，2022，6（17）：38-40，44.

[4] 李慧靜，姚海霞.基于數據驅動的陽光高考志愿決策軟件設計與實現[J].現代計算機，2023，29（22）：89-93，103.

[5] 胡志超，王淑慧.新高考改革模式下的高校招生信息管理系統設計與分析[J].數字通信世界，2024（1）：64-66，79.

[6] 鄭旭，范紅杰，柳軍飛.基于微服務的預分配額度限流設計研究[J].計算機科學，2024，51（6）：346-353.

[7] 王歡，趙成嶸，張雯.基于微服務和中臺架構的智慧校園基礎平臺設計[J].電子技術，2023，52（10）：31-33.

[8] 勞雪松.基于微服務的校園CRP平臺核心架構設計[J].宿州學院學報，2023，38（9）：12-15，21.

[9] 姚礪，張海路，徐夢娜，等.基于微服務架構的木材訂單系統設計與應用[J].智能計算機與應用，2023，13（3）：93-98.

[10] 陳匯遠.基于微服務架構的高鐵列控仿真測試系統的研究與設計[J].計算機應用與軟件，2024，41（7）：336-341.