鐵路電子支付平臺(tái)信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新適配測(cè)評(píng)指標(biāo)體系研究

王 寧，景曉志，劉 凱，邢薇薇，馮凱亮

（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081；2.北京交通大學(xué) 軟件學(xué)院，北京 100044）

在全球產(chǎn)業(yè)從工業(yè)化向數(shù)字化升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期，我國(guó)明確提出“數(shù)字中國(guó)”建設(shè)戰(zhàn)略，其中，計(jì)算機(jī)軟/硬件實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新（簡(jiǎn)稱：信創(chuàng)）是國(guó)家重要的發(fā)展規(guī)劃。在信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)中，中央處理器（CPU，Central Processing Unit）和基礎(chǔ)軟件居于我國(guó)信息化生態(tài)體系的核心地位。硬件方面，主流品牌的國(guó)產(chǎn)處理器經(jīng)歷多個(gè)版本的改進(jìn)升級(jí)，性能穩(wěn)步提升。近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)化基礎(chǔ)軟件也取得了長(zhǎng)足發(fā)展，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件等均已出現(xiàn)不少商用國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品，在各個(gè)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)軟/硬件信創(chuàng)環(huán)境已逐漸形成[1-2]。

鐵路電子支付平臺(tái)（簡(jiǎn)稱：電子支付平臺(tái)）是鐵路關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施之一，負(fù)責(zé)鐵路客/貨運(yùn)運(yùn)輸收入電子支付方式的集中收繳。其應(yīng)用系統(tǒng)與國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟件的集成在理論上是可行的，但由于國(guó)產(chǎn)軟件技術(shù)與國(guó)外同類技術(shù)相比仍存在一定差異，在高并發(fā)量、高訪問(wèn)數(shù)據(jù)量等復(fù)雜情況下，一些應(yīng)用系統(tǒng)在國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟件平臺(tái)運(yùn)行可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)用性能是否可以完全滿足需求尚未得到驗(yàn)證。因此，需要對(duì)國(guó)產(chǎn)基礎(chǔ)軟件進(jìn)行組合并利用運(yùn)行平臺(tái)上的應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)行完整全面的集成適配及功能、性能測(cè)試。本文基于電子支付平臺(tái)交易處理、對(duì)賬結(jié)算、統(tǒng)計(jì)查詢這3 項(xiàng)主要功能需求，提出該平臺(tái)與信創(chuàng)基礎(chǔ)軟件的適配驗(yàn)證評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的業(yè)務(wù)及主要性能指標(biāo)驗(yàn)證。

1 電子支付平臺(tái)概況

電子支付平臺(tái)為鐵路客/貨運(yùn)及延伸服務(wù)業(yè)務(wù)提供安全、穩(wěn)定的電子支付服務(wù)，可根據(jù)不同場(chǎng)景提供多種交易渠道接入支持。平臺(tái)對(duì)外連接多家銀行及第三方支付機(jī)構(gòu)，通過(guò)交易轉(zhuǎn)接完成各類支付、結(jié)算功能。平臺(tái)主要功能如下。

1.1 交易處理

交易處理是電子支付平臺(tái)的核心功能之一，主要負(fù)責(zé)接收業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)送的交易請(qǐng)求，在電子支付平臺(tái)中留存交易數(shù)據(jù)和報(bào)文快照記錄并發(fā)往各接入機(jī)構(gòu)，接收銀行交易應(yīng)答并返回業(yè)務(wù)系統(tǒng)。交易類型主要包括互聯(lián)網(wǎng)或手機(jī)支付交易、掃碼支付交易、退款交易等[3]。

1.2 對(duì)賬結(jié)算

根據(jù)業(yè)務(wù)需要，在電子支付平臺(tái)的接入銀行開(kāi)設(shè)應(yīng)付款賬戶和收入賬戶，分別用于存放交易完成的收入及已經(jīng)被確認(rèn)的交易收入。電子支付平臺(tái)接收銀行對(duì)賬單信息和業(yè)務(wù)對(duì)賬單信息，并提供對(duì)銀行對(duì)賬單、業(yè)務(wù)對(duì)賬單、平臺(tái)交易單的信息查詢[4]服務(wù)。

1.3 統(tǒng)計(jì)查詢

業(yè)務(wù)人員可根據(jù)對(duì)賬偏差及各類退款單，對(duì)各渠道交易按交易流水號(hào)、日期等進(jìn)行查詢，且可按日、月等方式統(tǒng)計(jì)交易量報(bào)表。

本文針對(duì)電子支付平臺(tái)的功能需求，測(cè)評(píng)其信創(chuàng)適配性。由于研究范圍主要為信創(chuàng)基礎(chǔ)軟件，參與測(cè)評(píng)的信創(chuàng)硬件平臺(tái)僅用于配合測(cè)試，其性能指標(biāo)不在測(cè)試和研究范圍。

2 電子支付平臺(tái)信創(chuàng)適配選型及環(huán)境搭建

2.1 信創(chuàng)基礎(chǔ)軟件適配選型

國(guó)產(chǎn)軟件產(chǎn)品眾多，對(duì)于不同應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，測(cè)試結(jié)果必然存在差異。考慮時(shí)間、費(fèi)用等客觀條件限制，本文主要依據(jù)市場(chǎng)占有率、匹配兼容性和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)等因素確定適配測(cè)試環(huán)境的軟件選型方案，基礎(chǔ)軟件組合包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件。

2.2 信創(chuàng)適配測(cè)評(píng)環(huán)境搭建

電子支付平臺(tái)信創(chuàng)適配測(cè)試環(huán)境主要由功能測(cè)試終端、壓力測(cè)試服務(wù)器、外部網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱：外網(wǎng)）應(yīng)用服務(wù)器、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱：內(nèi)網(wǎng)）應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等組成，如圖1所示。

圖1 信創(chuàng)適配測(cè)評(píng)環(huán)境

（1）功能測(cè)試終端：完成功能測(cè)試中各業(yè)務(wù)功能的驗(yàn)證，模擬普通用戶訪問(wèn)，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的各項(xiàng)訪問(wèn)發(fā)起功能測(cè)試。

（2）壓力測(cè)試服務(wù)器：部署壓力測(cè)試軟件，主要用于發(fā)起壓力測(cè)試。

（3）外網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器：部署電子支付外網(wǎng)交易處理應(yīng)用，具有模擬業(yè)務(wù)系統(tǒng)支付請(qǐng)求及支付界面處理、模擬接收銀行支付結(jié)果等功能。

（4）內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器：部署電子支付內(nèi)網(wǎng)交易處理應(yīng)用，主要用于核心交易處理，同時(shí)部署對(duì)賬結(jié)算、統(tǒng)計(jì)查詢等子系統(tǒng)。

（5）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器：主要部署數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，采用雙機(jī)熱備方式，存儲(chǔ)電子支付平臺(tái)各應(yīng)用的數(shù)據(jù)。

3 信創(chuàng)適配測(cè)評(píng)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.1 信創(chuàng)適配測(cè)評(píng)方法

本文基于信創(chuàng)環(huán)境部署電子支付平臺(tái)交易處理、對(duì)賬結(jié)算、統(tǒng)計(jì)查詢應(yīng)用，進(jìn)行兼容性、功能和性能測(cè)試。

（1）兼容性測(cè)試：對(duì)軟件的安裝、部署、啟動(dòng)、運(yùn)行等進(jìn)行基本的驗(yàn)證，是評(píng)價(jià)平臺(tái)是否具備在該軟件環(huán)境進(jìn)行使用的基礎(chǔ)條件。

（2）功能測(cè)試：根據(jù)平臺(tái)功能測(cè)試需求，采用手工黑盒測(cè)試方法，分析軟件系統(tǒng)各項(xiàng)功能是否正確實(shí)現(xiàn)，異常操作能否正確處理，客觀全面地檢查軟件的各項(xiàng)功能。

（3）性能測(cè)試：包括壓力測(cè)試和穩(wěn)定性測(cè)試。其中，壓力測(cè)試的目標(biāo)是評(píng)估軟件在極端負(fù)載條件下的性能和處理錯(cuò)誤能力，確保軟件在緊急情況下不會(huì)崩潰；穩(wěn)定性測(cè)試是測(cè)試軟件應(yīng)用程序在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)運(yùn)行的效率和能力，根據(jù)壓力測(cè)試獲得每秒事務(wù)處理數(shù)即吞吐率的峰值數(shù)據(jù)，設(shè)定穩(wěn)定性測(cè)試并發(fā)用戶數(shù)，使用測(cè)試工具對(duì)適配測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)穩(wěn)定性測(cè)試，通過(guò)收集測(cè)試期間事務(wù)平均響應(yīng)時(shí)間和事務(wù)吞吐率，反映系統(tǒng)測(cè)試期間穩(wěn)定性。

3.2 信創(chuàng)適配兼容性評(píng)價(jià)

適配兼容性以基礎(chǔ)軟件的安裝、啟動(dòng)、運(yùn)行等基礎(chǔ)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)信創(chuàng)基礎(chǔ)軟件之間及其對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的兼容情況分析，本文提出并建立了3個(gè)兼容性等級(jí)，明確了不同級(jí)別的適配難度及適配標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

表1 信創(chuàng)適配兼容性評(píng)價(jià)等級(jí)

3.3 信創(chuàng)適配功能性評(píng)價(jià)

功能性從應(yīng)用系統(tǒng)功能的正確性角度評(píng)價(jià)。為了評(píng)價(jià)和分析信創(chuàng)產(chǎn)品適配測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)的各類問(wèn)題，在軟件測(cè)試缺陷分析研究工作基礎(chǔ)上[5]，本文結(jié)合電子支付平臺(tái)應(yīng)用適配功能性問(wèn)題并根據(jù)其嚴(yán)重程度進(jìn)行問(wèn)題定義，如表2所示。

表2 信創(chuàng)適配功能性評(píng)價(jià)等級(jí)

3.4 信創(chuàng)適配性能評(píng)價(jià)

3.4.1 業(yè)務(wù)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

本文對(duì)電子支付平臺(tái)上層應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)展適配測(cè)試的業(yè)務(wù)評(píng)價(jià)主要包括以下指標(biāo)。

（1）響應(yīng)時(shí)間：從客戶端發(fā)起一個(gè)請(qǐng)求開(kāi)始，到客戶端接收到從服務(wù)器端返回的響應(yīng)結(jié)束，整個(gè)過(guò)程所耗費(fèi)的時(shí)間。

（2）吞吐率：系統(tǒng)每秒事務(wù)處理數(shù)，用來(lái)衡量整個(gè)業(yè)務(wù)流程中系統(tǒng)在同一時(shí)間內(nèi)能夠處理業(yè)務(wù)的最大能力。

（3）事務(wù)成功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)系統(tǒng)可成功完成的事務(wù)數(shù)，在一定程度上反映系統(tǒng)的交易處理能力。

3.4.2 基礎(chǔ)軟件性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

基礎(chǔ)軟件性能評(píng)價(jià)指標(biāo)與資源的利用率、使用情況及消耗情況等直接相關(guān)[5]。本文針對(duì)電子支付平臺(tái)適配測(cè)試將主要性能指標(biāo)按照與不同軟件緊密關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行了如下劃分。

（1）操作系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo)：操作系統(tǒng)作為底層硬件與上層應(yīng)用軟件之間的系統(tǒng)軟件，與其密切相關(guān)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)包括內(nèi)存占用率、CPU 利用率等。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)指標(biāo)：主要是數(shù)據(jù)庫(kù)最大連接數(shù)，此外，TPC-C 是專門針對(duì)聯(lián)機(jī)交易處理（OLTP）系統(tǒng)的測(cè)試規(guī)范，其中，性能由每分鐘事務(wù)處理數(shù)衡量[6]。

（3）中間件相關(guān)指標(biāo)：主要從響應(yīng)時(shí)間和資源占用上進(jìn)行測(cè)試[7]。其中，中間件通用指標(biāo)包括線程池、應(yīng)用會(huì)話數(shù)、操作系統(tǒng)文件句柄等核心指標(biāo)。

4 電子支付平臺(tái)信創(chuàng)適配測(cè)評(píng)實(shí)施

4.1 兼容性測(cè)試

根據(jù)電子支付應(yīng)用測(cè)試用例，由適配測(cè)試人員與信創(chuàng)廠商配合進(jìn)行逐條測(cè)試，對(duì)適配兼容問(wèn)題進(jìn)行了匯總統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)測(cè)試問(wèn)題和評(píng)價(jià)指標(biāo)得出適配兼容評(píng)價(jià)結(jié)果，如表3所示。從評(píng)價(jià)結(jié)果表可得出，電子支付應(yīng)用與信創(chuàng)基礎(chǔ)軟件適配兼容整體為高級(jí)適配級(jí)別。

表3 適配兼容測(cè)試問(wèn)題及評(píng)價(jià)結(jié)果匯總

4.2 適配功能測(cè)試

對(duì)電子支付平臺(tái)進(jìn)行功能測(cè)試的過(guò)程中，各模塊功能問(wèn)題及評(píng)價(jià)結(jié)果如表4所示。

由表4 可得出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果：交易處理模塊為5 級(jí)（通過(guò)）；對(duì)賬與結(jié)算模塊為3 級(jí)（一般性問(wèn)題）；統(tǒng)計(jì)查詢模塊為4 級(jí)（輕微性問(wèn)題）。

表4 適配功能測(cè)試問(wèn)題及評(píng)價(jià)結(jié)果匯總

4.3 適配性能測(cè)試

4.3.1 壓力測(cè)試

本文使用LoadRunner 對(duì)適配測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行壓力測(cè)試[8]，模擬不同數(shù)量的并發(fā)用戶進(jìn)行支付業(yè)務(wù)，監(jiān)控響應(yīng)時(shí)間和吞吐率等指標(biāo)。同時(shí)，對(duì)被測(cè)系統(tǒng)涉及的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件資源進(jìn)行監(jiān)控，形成測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)。主要性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果如表5所示。

從測(cè)試結(jié)果看，隨著并發(fā)用戶數(shù)的逐漸增加，各類事務(wù)的平均響應(yīng)時(shí)間逐步增加。事務(wù)吞吐率在70 并發(fā)用戶數(shù)時(shí)達(dá)到峰值，達(dá)到75 并發(fā)用戶數(shù)時(shí)出現(xiàn)事務(wù)失敗和錯(cuò)誤率，表明已達(dá)到壓力極限值。

4.3.2 穩(wěn)定性測(cè)試

穩(wěn)定性測(cè)試要求較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行系統(tǒng)，并在這段時(shí)間內(nèi)觀察系統(tǒng)的出錯(cuò)概率、性能變化趨勢(shì)等，從而大大減少系統(tǒng)上線后的崩潰等現(xiàn)象。通過(guò)表5可以看出，35 并發(fā)用戶數(shù)是系統(tǒng)綜合較穩(wěn)定的參考值，因此，本文選擇35 用戶并發(fā)進(jìn)行電子支付業(yè)務(wù)穩(wěn)定性測(cè)試，持續(xù)運(yùn)行8 h。結(jié)果表明，35 用戶并發(fā)時(shí)，事務(wù)平均響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，事務(wù)平均吞吐率為243.171 事務(wù)/s，事務(wù)成功率為100 %。穩(wěn)定性測(cè)試期間，事務(wù)平均響應(yīng)時(shí)間和事務(wù)吞吐率2 項(xiàng)指標(biāo)均保持基本平穩(wěn)。

表5 主要性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)信創(chuàng)基礎(chǔ)軟件適配測(cè)試的理論研究，提出了適配測(cè)試的評(píng)價(jià)等級(jí)和指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，并依據(jù)測(cè)評(píng)指標(biāo)對(duì)鐵路電子支付平臺(tái)核心功能模塊進(jìn)行了信創(chuàng)適配測(cè)試。基于電子支付平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)的兼容性和功能、性能測(cè)試結(jié)果表明，主流信創(chuàng)基礎(chǔ)軟件與電子支付平臺(tái)核心功能模塊經(jīng)適配兼容改造后基本適配。同時(shí)，在性能測(cè)試中的事務(wù)平均響應(yīng)時(shí)間和事務(wù)成功率等主要適配測(cè)試性能指標(biāo)能夠達(dá)到較穩(wěn)定水平。但由于測(cè)試模擬環(huán)境與真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境在網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、計(jì)算能力、安全等方面存在一定的差異，且本文只進(jìn)行了核心模塊適配驗(yàn)證，后續(xù)還須作進(jìn)一步研究論證，以支撐鐵路電子支付平臺(tái)信創(chuàng)改造有序推進(jìn)。