基于優(yōu)化Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ偷碾娮由虅?wù)平臺(tái)可靠性測(cè)試

李 喚，周曉光，邢 穎，楊萌柯，潘 彥

（北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 教育部信息網(wǎng)絡(luò)工程研究中心，北京 100876）

基于優(yōu)化Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ偷碾娮由虅?wù)平臺(tái)可靠性測(cè)試

李 喚，周曉光，邢 穎，楊萌柯，潘 彥

（北京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院 教育部信息網(wǎng)絡(luò)工程研究中心，北京 100876）

近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者習(xí)慣發(fā)生了翻天覆地的改變，電子商務(wù)在消費(fèi)市場(chǎng)上扮演著越來(lái)越重要的角色。電子商務(wù)平臺(tái)作為電子商務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，支撐電子商務(wù)業(yè)務(wù)中信息流、貨物流、資金流的正常流轉(zhuǎn)，其可靠性高低對(duì)于電子商務(wù)有重要意義。本文，首先利用簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試對(duì)Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ瓦M(jìn)行優(yōu)化，然后利用優(yōu)化后的 Markov鏈對(duì)電子商務(wù)平臺(tái)實(shí)例進(jìn)行建模示范。本文中提出的優(yōu)化的 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ停诤蠒r(shí)下互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的可用性測(cè)試，通過(guò)可用性測(cè)試獲得符合實(shí)際使用場(chǎng)景的轉(zhuǎn)移概率，建立的可靠性測(cè)試使用模型更有現(xiàn)實(shí)參考價(jià)值。該模型指導(dǎo)的可靠性測(cè)試能保證電子商務(wù)平臺(tái)運(yùn)行穩(wěn)定，電子商務(wù)業(yè)務(wù)順利進(jìn)行，是電子商務(wù)發(fā)展的重要前提。

電子商務(wù)平臺(tái)；Markov鏈；使用模型；可用性測(cè)試；可靠性測(cè)試

0 引言

在計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的大背景下，國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者的個(gè)人消費(fèi)習(xí)慣發(fā)生改變，電子商務(wù)成為市場(chǎng)主力軍之一。據(jù)eMarketer公司數(shù)據(jù)顯示，2013年，美國(guó)有73%、日本78.3%、西歐地區(qū)有72.3%的網(wǎng)民已經(jīng)轉(zhuǎn)化為電子商務(wù)用戶，亞太地區(qū)網(wǎng)購(gòu)用戶與互聯(lián)網(wǎng)用戶之比較低，印尼僅有9.5%、中國(guó)為49.3%、墨西哥為20.4%、印度為23.5%，近年來(lái)，亞太等新興地區(qū)電子商務(wù)增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他地區(qū)，并在 2012年首次超過(guò)西歐地區(qū)成為全球第二大市場(chǎng)[1-2]。2015年中國(guó)電商的總量已經(jīng)超過(guò)了美國(guó)電商總量，占據(jù)最大的電商市場(chǎng)位置。我國(guó)電子商務(wù)崛起，離不開(kāi)阿里巴巴、京東、蘇寧等電商企業(yè)。近年來(lái)電子商務(wù)為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)做出突出貢獻(xiàn)，電子商務(wù)平臺(tái)每天的交易額驚人，阿里巴巴旗下天貓平臺(tái)在2017年11月11日單日交易量1682億元，連續(xù)9年刷新“雙11”交易量紀(jì)錄[3]。電子商務(wù)平臺(tái)作為電子商務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，協(xié)調(diào)、整合電子商務(wù)的信息流、貨物流、資金流，其安全、可靠至關(guān)重要，衡量平臺(tái)是否可靠，需引入可靠性測(cè)試。

美國(guó) IEEE協(xié)會(huì)對(duì)于軟件可靠性的權(quán)威定義有兩層含義[4]：

（1）指定運(yùn)行環(huán)境中和指定時(shí)間規(guī)定下，待測(cè)軟件不引發(fā)整個(gè)待測(cè)軟硬件系統(tǒng)失效的概率[5]。

（2）在滿足指定的軟件時(shí)鐘周期和指定運(yùn)行條件的情況下，待測(cè)軟件執(zhí)行完成預(yù)期功能的能力。

簡(jiǎn)而言之就是，待測(cè)軟件的一次使用過(guò)程當(dāng)中不引起失效的概率。軟件可靠性測(cè)試是用于驗(yàn)證軟件可靠性是否滿足軟件的可靠性要求、評(píng)估軟件的可靠性水平的一種軟件測(cè)試。目前，軟件可靠性測(cè)試主要有兩種測(cè)試方法，一種是 J.D Musa提出的基于運(yùn)行剖面的可靠性測(cè)試方法[6]，另一種是 Mills[7]和 James A.Whittaker[8]提出的基于使用模型的統(tǒng)計(jì)測(cè)試方法。兩種方法都是基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本原理，在統(tǒng)計(jì)測(cè)試中的一個(gè)難點(diǎn)是獲取真實(shí)的使用模型，而確認(rèn)使用模型中各模塊間的轉(zhuǎn)移概率是難點(diǎn)中的難點(diǎn)，目前主要依靠領(lǐng)域?qū)＜医?jīng)驗(yàn)估計(jì)得到一個(gè)具體的概率，領(lǐng)域?qū)＜业墓烙?jì)會(huì)加入自身的主觀意識(shí)，不夠客觀，有時(shí)會(huì)與真實(shí)的使用情況有出入。

國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者對(duì) Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ蛢?yōu)化做了大量研究，國(guó)外學(xué)者在模型優(yōu)化的研究更深入，比如X. Devroey等人提出軟件測(cè)試中的優(yōu)先級(jí)劃分方法[9]，J. Smith等人根據(jù)同行評(píng)審提升測(cè)試效果[10]，M. Garg則對(duì)各種充分性判定方法進(jìn)行了比較分析[11]；近些年，國(guó)內(nèi)學(xué)者在 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ蛢?yōu)化中也做出了很多努力，如2005年，顏炯基于UML圖拓展對(duì)Markov模型進(jìn)行了深入而全面的研究，在實(shí)時(shí)軟件的統(tǒng)計(jì)約束等方面都做了很好的描述[12]，2009年的馬成功等人先后就Markov模型中的缺陷提出了二階 Markov鏈的使用模型[13-14]，2010年，Lulu等人將軟件測(cè)試和自學(xué)習(xí)結(jié)合[15]，2012年，Yi Jin等人針對(duì)測(cè)試中軟件缺陷的不同程度劃分等級(jí)，從而給出了新的軟件可靠性衡量標(biāo)準(zhǔn)[16]，2014年，Gary Yu-Hsin Che針對(duì)測(cè)試用例的不同測(cè)試點(diǎn)，提出了測(cè)試用例優(yōu)先級(jí)排序的方法[17]。2015年，Yang Zhao等人提出了三區(qū)間參數(shù)的Markov模型優(yōu)化方法[18]。

本文以優(yōu)化 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ瓦M(jìn)行軟件可靠性測(cè)試研究，該研究的核心問(wèn)題在轉(zhuǎn)移概率的確認(rèn)，本文將時(shí)下互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)流行的可用性測(cè)試融入可靠性測(cè)試，采取細(xì)分軟件用戶類型策略，選擇具有代表性的用戶進(jìn)行簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試，通過(guò)對(duì)可用性測(cè)試的記錄單分析、統(tǒng)計(jì)得出轉(zhuǎn)移概率，構(gòu)造出一種基于可用性測(cè)試結(jié)果的 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ?。最后使用本文方法?duì)一電子商務(wù)平臺(tái)進(jìn)行 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ徒?，指?dǎo)讀者使用該優(yōu)化模型方法。

1 傳統(tǒng)的Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ蜆?gòu)建

1.1 什么是Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ?/h3>

使用模型是指系統(tǒng)使用中所有可能的情形及其發(fā)生的概率。Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ褪鞘褂民R爾可夫過(guò)程來(lái)描述軟件使用過(guò)程，依據(jù)馬爾可夫過(guò)程的性質(zhì)可知，該模型下任何下個(gè)狀態(tài)只依賴于當(dāng)前狀態(tài)，與歷史狀態(tài)無(wú)關(guān)。

Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ褪怯蔂顟B(tài)、邊、轉(zhuǎn)移條件及轉(zhuǎn)移概率組成的。狀態(tài)表示軟件在實(shí)際使用過(guò)程中的某一具體狀態(tài)；邊表示軟件在使用過(guò)程中狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移關(guān)系即從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)狀態(tài)；轉(zhuǎn)移條件是軟件在使用過(guò)程中發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件；轉(zhuǎn)移概率是軟件在使用過(guò)程中轉(zhuǎn)移條件出現(xiàn)后，軟件從某一狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一狀態(tài)的概率。每一個(gè)使用模型都有一個(gè)初態(tài)和至少一個(gè)終態(tài)。初態(tài)是使用模型的初始狀態(tài)，是軟件一次使用的開(kāi)始。終態(tài)是使用模型的終止?fàn)顟B(tài)，是軟件一次使用的終止。軟件的使用模型就是從初始狀態(tài)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)若干個(gè)中間狀態(tài)，最終到達(dá)某一終止?fàn)顟B(tài)的遷移。值得一提的是，每個(gè)狀態(tài)的所有出邊的轉(zhuǎn)移概率之和為 1，初態(tài)只有出邊沒(méi)有入邊，終態(tài)只有入邊沒(méi)有出邊。

圖1是簡(jiǎn)單的 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ头独?。其中Enter為初態(tài)，Exit為終態(tài)，集合S={S0, S1, S2}為中間狀態(tài)，集合Condition={a, b, c, d, e, f, g}為轉(zhuǎn)移條件，轉(zhuǎn)移條件后為其轉(zhuǎn)移概率。

圖1 簡(jiǎn)單的Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ头独鼺ig. A example of simple markov chain using model

1.2 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ蜆?gòu)建

構(gòu)建軟件 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ鸵罁?jù)的是軟件的需求說(shuō)明文檔，不需要軟件的代碼，所以軟件的Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ偷臉?gòu)建工作無(wú)需在軟件完成后啟動(dòng)，可與軟件開(kāi)發(fā)工作并行開(kāi)展，在一定程度上縮減了工作時(shí)間。在 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ偷臉?gòu)建過(guò)程中要根據(jù)需求說(shuō)明文檔中的相關(guān)內(nèi)容確定其實(shí)際構(gòu)成中的各個(gè)元素，分別為：狀態(tài)、邊、轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移概率，需要經(jīng)歷兩個(gè)環(huán)節(jié)[19]：

第一步是通過(guò)需求說(shuō)明文檔和歷史數(shù)據(jù)確定軟件運(yùn)行中具體執(zhí)行過(guò)程中的狀態(tài)和各個(gè)狀態(tài)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系（邊）。在第一步中通過(guò)需求說(shuō)明文檔對(duì)于軟件各功能模塊的描述可以確定使用模型中的各個(gè)狀態(tài)，通過(guò)文檔中對(duì)于功能模塊間的交互描述可確定狀態(tài)間是否具有關(guān)聯(lián)關(guān)系即邊。

第二步是確定模型中狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件及轉(zhuǎn)移概率。目前，工程實(shí)踐中有效確認(rèn)方案有：

（1）每個(gè)狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移概率都假設(shè)相同；

（2）由可靠性測(cè)試人員與領(lǐng)域?qū)＜腋鶕?jù)需求說(shuō)明文檔及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)轉(zhuǎn)移概率；

（3）當(dāng)可靠性測(cè)試人員有軟件使用信息時(shí)，可通過(guò)AHP方法或者輪盤賭算法來(lái)確定轉(zhuǎn)移概率。

顯然，以上三種確定轉(zhuǎn)移概率的方法都有自身的局限性，方法（1）假設(shè)轉(zhuǎn)移概率都相同沒(méi)有考慮軟件間功能使用頻次的差異，誤差大；方法（2）可靠性測(cè)試人員根據(jù)需求文檔及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估計(jì)，個(gè)人的主觀看法不一定能代表用戶的實(shí)際使用情況，可能存在較大誤差；方法（3）需要軟件使用信息即表示該軟件是開(kāi)發(fā)完成可進(jìn)行使用的狀態(tài)，意味著使用模型構(gòu)建需與軟件開(kāi)發(fā)工作串行開(kāi)展，不利于節(jié)省人工?；谝陨先齻€(gè)方法的局限性，本文提出優(yōu)化Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ偷姆椒ā?/p>

2 優(yōu)化Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ蜆?gòu)建方法

本文將優(yōu)化Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ偷闹攸c(diǎn)聚焦在確認(rèn)使用模型的轉(zhuǎn)移概率上，借鑒可用性測(cè)試?yán)玫湫陀脩暨M(jìn)行測(cè)試的想法，結(jié)合可用性測(cè)試的實(shí)際情況對(duì) Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ偷臉?gòu)建過(guò)程進(jìn)行了優(yōu)化。

2.1 可用性測(cè)試介紹

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在 IOS FDIS 9241-11標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)為，可用性是指當(dāng)用戶在特定的環(huán)境中使用產(chǎn)品完成具體任務(wù)時(shí)，交互過(guò)程的有效性、交互效率和用戶滿意度[20]?？梢?jiàn)，可用性主要針對(duì)的是軟件的有用性和有效性。

可用性測(cè)試是對(duì)軟件可用性進(jìn)行評(píng)估的一種方法，它由測(cè)試者邀請(qǐng)用戶使用產(chǎn)品原型或產(chǎn)品完成操作任務(wù)，通過(guò)觀察、記錄和分析用戶行為和相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)軟件可用性進(jìn)行評(píng)估。可用性測(cè)試適用于產(chǎn)品界面和界面原型的評(píng)估，通常需要在一個(gè)裝有攝像和監(jiān)視裝置的專門實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。由于在使用模型構(gòu)建過(guò)程中關(guān)注的并不是產(chǎn)品界面，本文在后文中借鑒可用性測(cè)試方法的部分會(huì)對(duì)其測(cè)試側(cè)重點(diǎn)及部分測(cè)試過(guò)程進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?/p>

圖2 可用性測(cè)試步驟Fig.2 Usability testing steps

圖2是可用性測(cè)試步驟[21]。其中，“準(zhǔn)備測(cè)試對(duì)象”、“準(zhǔn)備測(cè)試環(huán)境”和“招募用戶”可以同時(shí)進(jìn)行且必須在“確定測(cè)試目標(biāo)”之后，確認(rèn)測(cè)試目標(biāo)是一切的前提。當(dāng)準(zhǔn)備好測(cè)試對(duì)象、系統(tǒng)以及用戶后開(kāi)始進(jìn)行測(cè)試?？捎眯詼y(cè)試結(jié)束后分析測(cè)試人員在測(cè)試過(guò)程中收集的用戶行為反應(yīng)數(shù)據(jù)并撰寫(xiě)報(bào)告。

2.2 簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試

本文利用可用性測(cè)試為構(gòu)建 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ吞峁┺D(zhuǎn)移概率，關(guān)注的是軟件各系統(tǒng)模塊（狀態(tài)）之間的轉(zhuǎn)移頻次，不是軟件的界面，針對(duì)此實(shí)際情況，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)公司的可用性測(cè)試經(jīng)驗(yàn)[22]，在此對(duì)本文用到的簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試步驟進(jìn)行定義及說(shuō)明。

簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試共分為五大階段，與圖2的可用性測(cè)試步驟對(duì)比說(shuō)明如下：

簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試是服務(wù)于構(gòu)建使用模型的，因此它的測(cè)試目標(biāo)十分明確即確定軟件各功能模塊之間的轉(zhuǎn)移頻次，我們默認(rèn)該測(cè)試目標(biāo)是運(yùn)用簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試的條件，因此在簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試步驟中不涉及“確認(rèn)測(cè)試目標(biāo)”。

圖3 簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試步驟Fig.3 Simplified usability testing steps

1. 在“準(zhǔn)備測(cè)試對(duì)象”階段被測(cè)對(duì)象可以是產(chǎn)品原型也可以是開(kāi)發(fā)完全的產(chǎn)品，這為構(gòu)建軟件使用模型與軟件開(kāi)發(fā)并行開(kāi)展提供了條件。

2. 在“準(zhǔn)備測(cè)試環(huán)境”階段，由于我們使用此簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試是為獲得最符合軟件真實(shí)使用情景的轉(zhuǎn)移概率，因此測(cè)試環(huán)境最好是在用戶真實(shí)使用軟件的場(chǎng)所，只需對(duì)用戶操作軟件原型或軟件的屏幕進(jìn)行錄制用于后期分析即可。

3. 相對(duì)于圖2中的“招募用戶”階段，簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試要進(jìn)行細(xì)分，更名為“確定測(cè)試用戶”，包括四個(gè)子階段，分別是：（1）“確定目標(biāo)用戶”,通過(guò)軟件需求文檔及公司戰(zhàn)略目標(biāo)確定軟件的目標(biāo)用戶；（2）“確定目標(biāo)用戶重要度”，確定軟件各功能模塊是為哪些類目標(biāo)用戶設(shè)計(jì)，目標(biāo)用戶每多一個(gè)主要供其使用的功能模塊就將其重要程度加 1，目標(biāo)用戶的重要程度初值都設(shè)為 1（目標(biāo)用戶都是軟件投入使用可能涉及到用戶，都應(yīng)納入選擇測(cè)試用戶的范疇，但不同的功能模塊對(duì)不同類的目標(biāo)用戶支持程度不同，使用中涉及到越多功能的用戶，占參與測(cè)試的用戶比例應(yīng)越大，特引入重要程度這一變量）；（3）“確定目標(biāo)用戶比率”，根據(jù)各類目標(biāo)用戶重要程度值的大小確定該類用戶在招募用戶中的占比；（4）“招募用戶”，發(fā)布招募信息招募參與測(cè)試的用戶。

4.“測(cè)試”階段，分兩種情況，一是若測(cè)試使用的是開(kāi)發(fā)完成的可用軟件則可在測(cè)試開(kāi)始前由開(kāi)發(fā)人員為軟件各個(gè)功能模塊的進(jìn)入與跳出埋點(diǎn)進(jìn)行記錄，二是人工觀察記錄各功能間的轉(zhuǎn)移情況及次數(shù)。

5.“分析結(jié)果、獲取數(shù)據(jù)”階段，依據(jù)獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算使用模型各邊的轉(zhuǎn)移概率。

圖3為本文簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試步驟。

簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試，是用于輔助優(yōu)化 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ偷拇_認(rèn)轉(zhuǎn)移概率的方案，相較于 1.2中提到的三種轉(zhuǎn)換概率確認(rèn)方案，該方案有三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：（1）依托于可用性測(cè)試使用真實(shí)用戶進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)極限的性質(zhì)可知當(dāng)參與簡(jiǎn)化可用性測(cè)試的用戶無(wú)限多時(shí)統(tǒng)計(jì)得到的轉(zhuǎn)移概率就無(wú)限接近于真實(shí)值，轉(zhuǎn)移概率確認(rèn)更準(zhǔn)確；（2）在簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試中選取用戶時(shí)選取目標(biāo)用戶并對(duì)不同類型目標(biāo)用戶依重要程度選取不同的比例，用戶選取依據(jù)具體軟件，更有針對(duì)性，在參與測(cè)試的用戶數(shù)量不能達(dá)到無(wú)限多的理想狀態(tài)時(shí)，因用戶類型高度匹配被測(cè)軟件的目標(biāo)用戶群而大大提高了轉(zhuǎn)移概率的精度；（3）在測(cè)試階段統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的方式多樣，埋點(diǎn)可解放人工、精確獲取我們想要的數(shù)據(jù)，人工觀察記錄可節(jié)省開(kāi)發(fā)資源，同時(shí)在軟件開(kāi)發(fā)完成之前即可進(jìn)行，由于可用性測(cè)試中用戶操作速度可控人工觀察記錄也能保證收集的數(shù)據(jù)的精確度。

3 實(shí)驗(yàn)

一由本實(shí)驗(yàn)室自主開(kāi)發(fā)的圖書(shū)電子商務(wù)平臺(tái)，有兩個(gè)業(yè)務(wù)主角：用戶與管理員，在該平臺(tái)，用戶可以瀏覽商品、查詢商品、注冊(cè)、登錄、查看購(gòu)物車、修改購(gòu)物車、生成訂單、訂單查詢、修改個(gè)人信息及留言評(píng)論操作，管理員可以登錄，對(duì)商品、用戶、訂單、公告信息、留言評(píng)論及管理員進(jìn)行管理。

為其構(gòu)建本文中優(yōu)化的 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ?，第一步通過(guò)需求說(shuō)明文檔確定該圖書(shū)電子商務(wù)平臺(tái)運(yùn)行中具體執(zhí)行過(guò)程中的狀態(tài)和各個(gè)狀態(tài)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如圖4、5、6所示。

圖4 某電子商務(wù)平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程Fig.4 The operation of an e-commerce platform

第二步確定模型中各邊的轉(zhuǎn)移概率，此處利用本文簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試確定。具體步驟如下：

1.“準(zhǔn)備測(cè)試對(duì)象”，本實(shí)驗(yàn)室自主開(kāi)發(fā)的圖書(shū)電子商務(wù)平臺(tái)已經(jīng)完成開(kāi)發(fā)，故使用該真實(shí)系統(tǒng)作為測(cè)試對(duì)象。

2.“準(zhǔn)備測(cè)試環(huán)境”，本實(shí)驗(yàn)室自主開(kāi)發(fā)的圖書(shū)電子商務(wù)平臺(tái)基于B/S架構(gòu)，用戶可通過(guò)本地瀏覽器進(jìn)行使用，為在可用性測(cè)試中高度還原用戶實(shí)際使用場(chǎng)景，測(cè)試環(huán)境確定為被測(cè)用戶家，在進(jìn)行簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試時(shí)利用攝像機(jī)對(duì)用戶的使用過(guò)程進(jìn)行錄制。

3.“確定測(cè)試用戶”，（1）“確定目標(biāo)用戶”，由需求文檔可知，該電子商務(wù)平臺(tái)中有管理員、用戶兩個(gè)用戶，由于平臺(tái)的戰(zhàn)略定位為“編程路上，有我相伴”，目前平臺(tái)投放的市場(chǎng)為大學(xué)校園，因此平臺(tái)用戶主要為正在學(xué)習(xí)編程的在校大學(xué)生，所以本次簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試中需要進(jìn)行測(cè)試的目標(biāo)用戶為管理員及在校大學(xué)生；（2）“確定目標(biāo)用戶重要度”，首先管理員與在校大學(xué)生的重要程度初值為 1，根據(jù)需求文檔可知，該電子商務(wù)平臺(tái)共16個(gè)功能，其中注冊(cè)、登錄、瀏覽商品、查詢商品、查看購(gòu)物車、修改購(gòu)物車、生成訂單、訂單查詢、修改個(gè)人信息、留言評(píng)論共10個(gè)功能為針對(duì)用戶設(shè)置，登錄、管理商品、管理用戶、管理管理員、管理訂單、管理公告、管理留言共7個(gè)功能針對(duì)管理員設(shè)置，所以在校大學(xué)生的重要程度為11，管理員重要程度為8；（3）“確定目標(biāo)用戶比率”，由于管理員與在校大學(xué)生的重要程度分別為 8、11，因此管理員與在校大學(xué)生在招募被測(cè)用戶中的占比為 8:11；4）“招募用戶”，可利用社交網(wǎng)絡(luò)發(fā)布招募信息招募參與測(cè)試的用戶，本次實(shí)驗(yàn)利用學(xué)校BBS招募參與測(cè)試的在校大學(xué)生，參與測(cè)試的管理員則由該電子商務(wù)網(wǎng)站的管理員來(lái)?yè)?dān)任。

圖5 某電子商務(wù)平臺(tái)User moduleFig.5 User module of an e-commerce platform

圖6 某電子商務(wù)平臺(tái)Administrator moduleFig.6 Administrator module of an e-commerce platform

本次簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試選取10名管理員和 14名在校大學(xué)生作為參與測(cè)試的用戶。

4.“測(cè)試”，錄制參與測(cè)試的用戶在自己家使用一次從登錄到退出電子商務(wù)平臺(tái)的全過(guò)程。

5.“分析結(jié)果、獲取數(shù)據(jù)”，通過(guò)觀看參與測(cè)試的用戶的使用全過(guò)程，整理得出各狀態(tài)間轉(zhuǎn)移統(tǒng)計(jì)表如下：

將利用簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試得出的轉(zhuǎn)移概率帶入該電子商務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖得出該電子商務(wù)網(wǎng)站的Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ腿鐖D7、8、9。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試對(duì)真實(shí)用戶的真實(shí)行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使該電子商務(wù)平臺(tái)的 Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ椭械霓D(zhuǎn)移概率更符合其真實(shí)使用情況，更為精確，當(dāng)實(shí)驗(yàn)中參與測(cè)試的用戶無(wú)限多時(shí)該Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ涂赏耆枥L該電子商務(wù)平臺(tái)的實(shí)際使用情況。

4 總結(jié)

在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)高速發(fā)展的今天，電子商務(wù)商業(yè)模式成為時(shí)下熱門，電子商務(wù)平臺(tái)作為電子商務(wù)業(yè)務(wù)的載體需要對(duì)電子商務(wù)的信息、貨物及資金進(jìn)行管理和維護(hù)，因此電子商務(wù)平臺(tái)的可靠性至關(guān)重要。本文利用簡(jiǎn)化的可用性測(cè)試對(duì) Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ瓦M(jìn)行優(yōu)化，反映用戶真實(shí)使用場(chǎng)景的特性，建立的可靠性測(cè)試使用模型更有現(xiàn)實(shí)參考價(jià)值，該Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ涂芍笇?dǎo)完成對(duì)電子商務(wù)平臺(tái)的可靠性測(cè)試，保證電子商務(wù)平臺(tái)在真實(shí)業(yè)務(wù)場(chǎng)景中正常運(yùn)行，從而助力電子商務(wù)業(yè)務(wù)的順利開(kāi)展。

表1 某電子商務(wù)網(wǎng)站各狀態(tài)間轉(zhuǎn)移統(tǒng)計(jì)Tab.1 The transfer statistics between various states of an e-commerce website

圖7 某電子商務(wù)平臺(tái)Markov使用模型（總）Fig.7 The Markov chain usage model of an e-commerce platform (overall)

圖8 某電子商務(wù)平臺(tái)Markov使用模型（User module）Fig.8 The Markov chain usage model of an e-commerce platform (User module)

圖9 某電子商務(wù)平臺(tái)Markov使用模型（Administrator module）Fig.9 The Markov chain usage model of an e-commerce platform (Administrator module)

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E-commerce Platform Reliability Testing Based on Optimized Markov Chain Usage Model

LI Huan, ZHOU Xiao-guang, XING Ying, YANG Meng-ke, PAN Yan
(School of Automation, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876, China)

In recent years, with the rapid development of the Internet, consumer habits at home and abroad have undergone tremendous changes. E-commerce has played an increasingly important role in the consumer market. As the infrastructure of e-commerce, e-commerce platform supports the normal flow of information flow, goods flow and capital flow in e-commerce business. Its reliability is of great significance to e-commerce. In this paper, firstly optimize the Markov chain using a simplified usability test model, and then use the optimized Markov chain to model e-commerce platform examples. This paper proposes an optimized Markov chain usage model, which integrates usability tests of the Internet industry at present, and obtains the transition probabilities that meet the actual usage scenarios through usability tests. The established reliability test usage model is more realistic reference value.The reliability testing guided by this model can ensure the stable operation of e-commerce platform and the smooth progress of e-commerce business, which is an important prerequisite for the development of e-commerce.

E-commerce platform; Markov chain; Use model; Usability testing; Reliability testing

C931.6

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2017.12.008

本文著錄格式：李喚，周曉光，邢穎，等. 基于優(yōu)化Markov鏈?zhǔn)褂媚Ｐ偷碾娮由虅?wù)平臺(tái)可靠性測(cè)試[J]. 軟件，2017，38（12）：42-48

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助(編號(hào)：2017RC27)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：61702044), 課題名稱：面向測(cè)試用例自動(dòng)生成的回溯機(jī)制研究；基于自適應(yīng)約束構(gòu)建與復(fù)雜程序結(jié)構(gòu)約束求解的軟件缺陷自動(dòng)確認(rèn)研究

李喚(1992-)，女，碩士研究生，主要研究方向：物流系統(tǒng)信息化及網(wǎng)絡(luò)化，軟件測(cè)試；邢穎(1978-)，女，講師、碩導(dǎo)，主要研究方向：軟件測(cè)試、人工智能；楊萌柯(1987-)，女，講師，主要研究方向：智慧物流與電子商務(wù)，信息技術(shù)應(yīng)用與管理；潘彥(1978-)，男，碩士研究生，主要研究方向：物流信息化，自動(dòng)化編程。

周曉光(1957-)，男，教授、博導(dǎo)，主要研究方向：自動(dòng)化物流系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用。