王 寧，景曉志，劉 凱，邢薇薇，馮凱亮

（1.中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081；2.北京交通大學 軟件學院，北京 100044）

在全球產(chǎn)業(yè)從工業(yè)化向數(shù)字化升級的關鍵時期，我國明確提出“數(shù)字中國”建設戰(zhàn)略，其中，計算機軟/硬件實現(xiàn)信息技術應用創(chuàng)新（簡稱：信創(chuàng)）是國家重要的發(fā)展規(guī)劃。在信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)中，中央處理器（CPU，Central Processing Unit）和基礎軟件居于我國信息化生態(tài)體系的核心地位。硬件方面，主流品牌的國產(chǎn)處理器經(jīng)歷多個版本的改進升級，性能穩(wěn)步提升。近年來，國產(chǎn)化基礎軟件也取得了長足發(fā)展，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件等均已出現(xiàn)不少商用國產(chǎn)化產(chǎn)品，在各個行業(yè)得到廣泛應用，計算機軟/硬件信創(chuàng)環(huán)境已逐漸形成[1-2]。

鐵路電子支付平臺（簡稱：電子支付平臺）是鐵路關鍵信息基礎設施之一，負責鐵路客/貨運運輸收入電子支付方式的集中收繳。其應用系統(tǒng)與國產(chǎn)基礎軟件的集成在理論上是可行的，但由于國產(chǎn)軟件技術與國外同類技術相比仍存在一定差異，在高并發(fā)量、高訪問數(shù)據(jù)量等復雜情況下，一些應用系統(tǒng)在國產(chǎn)基礎軟件平臺運行可能會出現(xiàn)問題，應用性能是否可以完全滿足需求尚未得到驗證。因此，需要對國產(chǎn)基礎軟件進行組合并利用運行平臺上的應用系統(tǒng)，進行完整全面的集成適配及功能、性能測試。本文基于電子支付平臺交易處理、對賬結算、統(tǒng)計查詢這3 項主要功能需求，提出該平臺與信創(chuàng)基礎軟件的適配驗證評價體系，實現(xiàn)平臺的業(yè)務及主要性能指標驗證。

1 電子支付平臺概況

電子支付平臺為鐵路客/貨運及延伸服務業(yè)務提供安全、穩(wěn)定的電子支付服務，可根據(jù)不同場景提供多種交易渠道接入支持。平臺對外連接多家銀行及第三方支付機構，通過交易轉(zhuǎn)接完成各類支付、結算功能。平臺主要功能如下。

1.1 交易處理

交易處理是電子支付平臺的核心功能之一，主要負責接收業(yè)務系統(tǒng)發(fā)送的交易請求，在電子支付平臺中留存交易數(shù)據(jù)和報文快照記錄并發(fā)往各接入機構，接收銀行交易應答并返回業(yè)務系統(tǒng)。交易類型主要包括互聯(lián)網(wǎng)或手機支付交易、掃碼支付交易、退款交易等[3]。

1.2 對賬結算

根據(jù)業(yè)務需要，在電子支付平臺的接入銀行開設應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)被確認的交易收入。電子支付平臺接收銀行對賬單信息和業(yè)務對賬單信息，并提供對銀行對賬單、業(yè)務對賬單、平臺交易單的信息查詢[4]服務。

1.3 統(tǒng)計查詢

業(yè)務人員可根據(jù)對賬偏差及各類退款單，對各渠道交易按交易流水號、日期等進行查詢，且可按日、月等方式統(tǒng)計交易量報表。

本文針對電子支付平臺的功能需求，測評其信創(chuàng)適配性。由于研究范圍主要為信創(chuàng)基礎軟件，參與測評的信創(chuàng)硬件平臺僅用于配合測試，其性能指標不在測試和研究范圍。

2 電子支付平臺信創(chuàng)適配選型及環(huán)境搭建

2.1 信創(chuàng)基礎軟件適配選型

國產(chǎn)軟件產(chǎn)品眾多，對于不同應用系統(tǒng)來說，測試結果必然存在差異。考慮時間、費用等客觀條件限制，本文主要依據(jù)市場占有率、匹配兼容性和行業(yè)經(jīng)驗等因素確定適配測試環(huán)境的軟件選型方案，基礎軟件組合包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件。

2.2 信創(chuàng)適配測評環(huán)境搭建

電子支付平臺信創(chuàng)適配測試環(huán)境主要由功能測試終端、壓力測試服務器、外部網(wǎng)絡（簡稱：外網(wǎng)）應用服務器、內(nèi)部網(wǎng)絡（簡稱：內(nèi)網(wǎng)）應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器等組成，如圖1所示。

圖1 信創(chuàng)適配測評環(huán)境

（1）功能測試終端：完成功能測試中各業(yè)務功能的驗證，模擬普通用戶訪問，對測試系統(tǒng)的各項訪問發(fā)起功能測試。

（2）壓力測試服務器：部署壓力測試軟件，主要用于發(fā)起壓力測試。

（3）外網(wǎng)應用服務器：部署電子支付外網(wǎng)交易處理應用，具有模擬業(yè)務系統(tǒng)支付請求及支付界面處理、模擬接收銀行支付結果等功能。

（4）內(nèi)網(wǎng)應用服務器：部署電子支付內(nèi)網(wǎng)交易處理應用，主要用于核心交易處理，同時部署對賬結算、統(tǒng)計查詢等子系統(tǒng)。

（5）數(shù)據(jù)庫服務器：主要部署數(shù)據(jù)庫軟件，采用雙機熱備方式，存儲電子支付平臺各應用的數(shù)據(jù)。

3 信創(chuàng)適配測評方法及評價指標

3.1 信創(chuàng)適配測評方法

本文基于信創(chuàng)環(huán)境部署電子支付平臺交易處理、對賬結算、統(tǒng)計查詢應用，進行兼容性、功能和性能測試。

（1）兼容性測試：對軟件的安裝、部署、啟動、運行等進行基本的驗證，是評價平臺是否具備在該軟件環(huán)境進行使用的基礎條件。

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

（3）性能測試：包括壓力測試和穩(wěn)定性測試。其中，壓力測試的目標是評估軟件在極端負載條件下的性能和處理錯誤能力，確保軟件在緊急情況下不會崩潰；穩(wěn)定性測試是測試軟件應用程序在長時間內(nèi)連續(xù)運行的效率和能力，根據(jù)壓力測試獲得每秒事務處理數(shù)即吞吐率的峰值數(shù)據(jù)，設定穩(wěn)定性測試并發(fā)用戶數(shù)，使用測試工具對適配測試系統(tǒng)進行業(yè)務穩(wěn)定性測試，通過收集測試期間事務平均響應時間和事務吞吐率，反映系統(tǒng)測試期間穩(wěn)定性。

3.2 信創(chuàng)適配兼容性評價

適配兼容性以基礎軟件的安裝、啟動、運行等基礎條件進行評價。通過對信創(chuàng)基礎軟件之間及其對應用系統(tǒng)的兼容情況分析，本文提出并建立了3個兼容性等級，明確了不同級別的適配難度及適配標準，如表1所示。

表1 信創(chuàng)適配兼容性評價等級

3.3 信創(chuàng)適配功能性評價

功能性從應用系統(tǒng)功能的正確性角度評價。為了評價和分析信創(chuàng)產(chǎn)品適配測試過程中出現(xiàn)的各類問題，在軟件測試缺陷分析研究工作基礎上[5]，本文結合電子支付平臺應用適配功能性問題并根據(jù)其嚴重程度進行問題定義，如表2所示。

表2 信創(chuàng)適配功能性評價等級

3.4 信創(chuàng)適配性能評價

3.4.1 業(yè)務性能評價指標

本文對電子支付平臺上層應用系統(tǒng)開展適配測試的業(yè)務評價主要包括以下指標。

（1）響應時間：從客戶端發(fā)起一個請求開始，到客戶端接收到從服務器端返回的響應結束，整個過程所耗費的時間。

（2）吞吐率：系統(tǒng)每秒事務處理數(shù)，用來衡量整個業(yè)務流程中系統(tǒng)在同一時間內(nèi)能夠處理業(yè)務的最大能力。

（3）事務成功率：單位時間內(nèi)系統(tǒng)可成功完成的事務數(shù)，在一定程度上反映系統(tǒng)的交易處理能力。

3.4.2 基礎軟件性能評價指標

基礎軟件性能評價指標與資源的利用率、使用情況及消耗情況等直接相關[5]。本文針對電子支付平臺適配測試將主要性能指標按照與不同軟件緊密關聯(lián)程度進行了如下劃分。

（1）操作系統(tǒng)相關指標：操作系統(tǒng)作為底層硬件與上層應用軟件之間的系統(tǒng)軟件，與其密切相關的性能評價指標包括內(nèi)存占用率、CPU 利用率等。

（2）數(shù)據(jù)庫相關指標：主要是數(shù)據(jù)庫最大連接數(shù)，此外，TPC-C 是專門針對聯(lián)機交易處理（OLTP）系統(tǒng)的測試規(guī)范，其中，性能由每分鐘事務處理數(shù)衡量[6]。

（3）中間件相關指標：主要從響應時間和資源占用上進行測試[7]。其中，中間件通用指標包括線程池、應用會話數(shù)、操作系統(tǒng)文件句柄等核心指標。

4 電子支付平臺信創(chuàng)適配測評實施

4.1 兼容性測試

根據(jù)電子支付應用測試用例，由適配測試人員與信創(chuàng)廠商配合進行逐條測試，對適配兼容問題進行了匯總統(tǒng)計，并根據(jù)測試問題和評價指標得出適配兼容評價結果，如表3所示。從評價結果表可得出，電子支付應用與信創(chuàng)基礎軟件適配兼容整體為高級適配級別。

表3 適配兼容測試問題及評價結果匯總

4.2 適配功能測試

對電子支付平臺進行功能測試的過程中，各模塊功能問題及評價結果如表4所示。

由表4 可得出綜合評價結果：交易處理模塊為5 級（通過）；對賬與結算模塊為3 級（一般性問題）；統(tǒng)計查詢模塊為4 級（輕微性問題）。

表4 適配功能測試問題及評價結果匯總

4.3 適配性能測試

4.3.1 壓力測試

本文使用LoadRunner 對適配測試系統(tǒng)進行壓力測試[8]，模擬不同數(shù)量的并發(fā)用戶進行支付業(yè)務，監(jiān)控響應時間和吞吐率等指標。同時，對被測系統(tǒng)涉及的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件資源進行監(jiān)控，形成測試結果數(shù)據(jù)。主要性能指標測試結果如表5所示。

從測試結果看，隨著并發(fā)用戶數(shù)的逐漸增加，各類事務的平均響應時間逐步增加。事務吞吐率在70 并發(fā)用戶數(shù)時達到峰值，達到75 并發(fā)用戶數(shù)時出現(xiàn)事務失敗和錯誤率，表明已達到壓力極限值。

4.3.2 穩(wěn)定性測試

穩(wěn)定性測試要求較長時間運行系統(tǒng)，并在這段時間內(nèi)觀察系統(tǒng)的出錯概率、性能變化趨勢等，從而大大減少系統(tǒng)上線后的崩潰等現(xiàn)象。通過表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)進行電子支付業(yè)務穩(wěn)定性測試，持續(xù)運行8 h。結果表明，35 用戶并發(fā)時，事務平均響應時間為毫秒級，事務平均吞吐率為243.171 事務/s，事務成功率為100 %。穩(wěn)定性測試期間，事務平均響應時間和事務吞吐率2 項指標均保持基本平穩(wěn)。

表5 主要性能指標測試結果

5 結束語

本文通過對信創(chuàng)基礎軟件適配測試的理論研究，提出了適配測試的評價等級和指標評價體系，并依據(jù)測評指標對鐵路電子支付平臺核心功能模塊進行了信創(chuàng)適配測試。基于電子支付平臺應用系統(tǒng)的兼容性和功能、性能測試結果表明，主流信創(chuàng)基礎軟件與電子支付平臺核心功能模塊經(jīng)適配兼容改造后基本適配。同時，在性能測試中的事務平均響應時間和事務成功率等主要適配測試性能指標能夠達到較穩(wěn)定水平。但由于測試模擬環(huán)境與真實生產(chǎn)環(huán)境在網(wǎng)絡、存儲、計算能力、安全等方面存在一定的差異，且本文只進行了核心模塊適配驗證，后續(xù)還須作進一步研究論證，以支撐鐵路電子支付平臺信創(chuàng)改造有序推進。