随着信息社会的到来,科学技术的不断发展,计算机技术方向已经成为人们择业就业的重要选择。而计算机技术的学习不仅需要理论知识作为基础,还要以硬件条件作为补充,加上实践操作才能够真正对计算机技术有所掌握。但由于个人条件等原因,并不是人人都能够满足对硬件的需求,从而完成计算机相关技术的学习。并且考虑到系统业务伸缩维护和稳定运行,本文设计并实现了基于微服务架构的在线实验系统。作为一个为用户提供学习服务的系统,本文设计了教师辅导与在线实验相结合、理论教学与动手操作同行的在线实验系统。在对在线实验系统进行需求分析后,本文对系统功能业务进行了服务拆分,各个服务采用微服务的方式进行服务的设计与开发。本文使用Kubernetes集群进行各项服务代码的部署,同时对基于Docker的实验分布式管理和分布式数据库进行了设计,从而方便集群资源的横向扩展。为提高系统负载均衡能力,本文对Docker Swarm调度算法进行了研究,对调度算法进行了改进优化,提升了系统的负载能力。本文使用Vue框架进行前端的开发,使用Python进行系统后端微服务的开发,并使用基于Protobuf序列化的RPC协议进行微服务的通讯,从而搭建了一套完整的在线实验系统。本文最后对该基于微服务架构的在线实验系统进行了测试和分析,测试结果验证了该系统的可行性,并满足需求分析的系统目标。