【软件测试百科】背靠背测试（一致性测试）_软件一致性测试

基础知识和重要性

什么是背靠背测试？

背靠背测试涉及将系统的两个不同版本（通常是现有系统）的输出与重新设计或重写的版本进行比较，以验证它们在一组测试用例下的行为是否相同。在将旧系统迁移到新平台或重构代码时，此方法特别有用，可确保新系统在不引入回归的情况下复制旧系统的行为。

若要设计背靠背测试，请确定迁移后必须保持一致的关键功能。创建全面涵盖这些功能的测试用例。实施测试以同时针对两个系统运行，捕获和比较结果。

在执行过程中，使用自动化框架和比较工具来促进该过程。实现可以处理执行流程和结果比较的脚本，标记任何差异以供进一步分析。

当出现差异时，请调查故障原因。这可能是由于新系统中的缺陷或测试中未考虑的故意更改。相应地更新测试或系统。

最佳做法包括：

• 尽可能实现自动化，提高效率。
• 确保测试用例全面且能代表实际使用。
• 维护清晰的文件，说明预期结果背后的基本原理。
• 对测试项目使用版本控制来跟踪更改并促进协作。

常见的挑战包括处理非确定性行为和管理大型数据集进行比较。缓解这些问题的策略包括隔离非确定性元素、使用数据抽样以及采用强大的数据比较技术。

为什么背靠背测试在软件开发中很重要？

背靠背测试在软件开发中至关重要，可以在对代码库进行更改时验证一致性并确保可靠性，尤其是在具有多个组件或版本的系统中。它是一种将两个系统（例如旧版本和新版本）的输出或参考模型与正在测试的实现进行比较的方法。这种比较有助于识别可能导致实际场景中故障的差异。

通过采用背靠背测试，开发人员和测试人员可以：

• 在更新软件时快速检测回归错误，确保新的更改不会对现有功能产生不利影响。
• 在重新实现或优化算法的情况下验证算法的一致性，保持计算结果的完整性。
• 在重构或重写组件时，确保符合原始规范，这在安全关键型系统中尤为重要。

从本质上讲，背靠背测试是一个安全网，有助于在软件演进过程中保持软件质量和用户信任。它是一种战略方法，用于确认增强或优化不会引入意想不到的副作用，从而支持稳定可靠的软件开发生命周期。

背靠背测试与其他类型的测试有何不同？

背靠背测试与其他测试类型的区别主要在于其比较方法。与专注于单个组件、接口或整个系统的单元、集成或系统测试不同，背靠背测试涉及比较被测系统的两个版本的输出，通常是现有的稳定版本与新的或修改的版本。当系统的内部逻辑已更改但外部行为应保持一致时，此方法特别有用。

与回归测试相比，背靠背测试专门针对算法、优化或任何不应改变外部功能的重构的更改。它不是关于捕获新功能中的错误，而是关于确保现有行为在修改后仍然可靠。

另一方面，性能测试衡量系统的响应能力、稳定性和可扩展性，这不是背靠背测试的主要重点。同样，压力测试将系统推向极限，而背靠背测试则比较典型的操作输出。

背靠背测试的独特之处在于它依赖于参考实现作为基准。这使它有别于探索性测试，探索性测试更像是临时的和无脚本的，而验收测试则根据用户要求而不是以前版本的输出来验证系统。

从本质上讲，背靠背测试是一种特殊的测试形式，它保证系统的外部行为在内部变化时保持一致，将其与其他可能关注软件质量不同方面的测试类型区分开来。

背靠背测试的主要优势是什么？

背靠背测试的主要优势包括：

• 一致性验证：确保两个或多个系统版本产生一致的结果，这在升级或重构时至关重要。
• 回归检测：帮助识别软件版本之间的意外更改或行为回归。
• 基准测试：提供一种比较同一算法或系统的不同实现之间的性能和输出的方法。
• 增强信心：建立对系统可靠性和正确性的信心，特别是在安全关键型系统中，差异可能导致严重后果。
• 错误隔离：通过比较不同系统或版本的输出，帮助查明错误源。
• 规范一致性：通过与参考实现进行比较来验证系统是否符合指定的要求。

实施背靠背测试可能很复杂，但它在系统一致性和可靠性方面提供的保证是一个显着的优势，尤其是在无法选择故障的关键应用中。

背靠背测试在哪些情况下最有效？

背靠背测试在高可靠性至关重要且系统可以使用可预测的输出进行测试的情况下最有效。这包括：

• 安全关键型系统：例如航空航天、汽车和医疗设备中的系统，在这些系统中，故障可能导致重大伤害。
• 具有正式规范的系统：可以创建规范的独立实现作为参考。
• 回归测试：当需要针对以前的版本验证软件的新版本以确保行为的一致性时。
• 算法比较：用于验证新算法与已建立算法的正确性。
• 遗留系统替换：在替换或重构系统的各个部分时，确保新组件的行为与旧组件相同。
• 跨平台软件：验证软件在不同操作系统或环境中的行为是否相同。

在这些场景中，背靠背测试提供了一种方法来比较给定相同输入的两个系统（测试和参考）的输出，确保被测系统的行为与预期结果一致。当参考系统被视为黄金标准时，或者当存在定义正确行为的预言机时，它特别有用。

实现和技术

如何在软件开发项目中实现背靠背测试？

在软件开发项目中实现背靠背测试涉及以下步骤：

• 确定要测试的组件，通常是将组件的更新版本与其稳定的前身进行比较的地方。
• 建立一个测试环境，该环境可以在相同的条件下运行组件的两个版本。
• 创建确定性的测试用例，确保如果组件行为一致，相同的输入将产生相同的输出。
• 同时或快速连续地对两个版本执行测试，以最大程度地减少任何外部更改的影响。
• 使用差异工具或自定义比较器捕获和比较结果，这些工具可以突出显示两个版本输出之间的差异。
• 分析差异以确定它们是由错误、预期更改还是允许的变化引起的。
• 尽可能自动化该过程，以促进快速迭代和回归测试。
• 记录结果并更新测试套件，以反映对系统行为的任何新理解。

请记住将背靠背测试过程集成到 CI/CD 管道中，以确保在 DevOps 实践中持续验证。

背靠背测试中使用了哪些常用技术？

背靠背测试中使用的常用技术包括：

• 数据比较：自动脚本比较来自不同系统版本或组件的输出数据，以识别差异。
• 接口协定测试：确保系统或组件之间的接口符合预定义的协定或规范。
• 回归测试套件：重用现有测试用例，以验证新更改是否未对现有功能产生负面影响。
• 测试预言机：利用事实来源（例如以前的系统版本或模型）来验证测试输出的正确性。
• 自动化测试工具：创建一个测试环境，该环境可以在两个系统上自动执行测试并比较结果，而无需人工干预。
• 参数化测试：使用不同的输入参数集运行同一组测试，以检查变体之间的一致性。
• 版本控制集成：自动执行从版本控制系统中签出不同版本或配置以进行测试的过程。
• 持续集成管道：将背靠背测试合并到 CI/CD 管道中，以确保在开发过程中持续验证。
• 性能指标分析：比较系统之间的响应时间、内存使用率和 CPU 负载等性能指标。
• 错误记录和分析：自动记录故障和差异，以便进一步分析和调试。

通过利用这些技术，测试自动化工程师可以确保背靠背测试在验证软件系统的一致性和可靠性方面是彻底、高效和有效的。

背靠背测试通常使用哪些工具？

背靠背测试的常用工具包括：

• Simulink Test：广泛用于比较仿真环境中的模型和生成的代码，特别是对于嵌入式系统。
• VectorCAST：通常用于嵌入式软件测试，它通过比较不同系统版本的输出来支持背靠背测试。
• LDRA 测试平台：为背靠背测试提供全面的自动化环境，尤其是在安全关键型应用中。
• Rational Test RealTime：一种支持嵌入式和实时系统的组件测试（包括背靠背测试）的工具。
• Google 测试：对于 C++ 应用程序，它可用于通过比较不同实现的输出来执行背靠背测试。
• JUnit/NUnit/xUnit：单元测试框架，可以通过比较测试用例的输出，以各自的语言进行背靠背测试。
• 差异工具：通用工具，例如或可用于手动比较两个版本的输出，或作为自动化测试套件的一部分。diffBeyond Compare
• 自定义脚本：通常，背靠背测试需要自定义自动化脚本，这些脚本可以用 Python、Perl 或 Shell 等语言编写，以比较输出。

LDRA

选择正确的工具取决于项目的具体要求，例如编程语言、系统环境和所需的自动化级别。

如何设计背靠背测试？

设计背靠背测试涉及创建一种结构化方法，以比较相同条件下两个系统或系统版本的输出。请按照下列步骤操作：

• 确定要比较的系统或版本，确保它们旨在产生相同的结果。
• 定义涵盖各种场景的测试用例，包括边缘用例和典型用例。
• 准备测试环境，以确保两个系统可以在相同的条件下使用相同的输入数据运行。
• 自动生成输入，并确保两个系统的输入是一致的。如果可能，请使用脚本或工具同时向两个系统提供相同的数据。
• 捕获并记录两个系统的输出以进行比较。确保日志记录足够详细，以便于进行彻底的分析。
• 使用可以检测输出差异的工具或脚本自动执行比较过程。根据测试的上下文考虑对差异的容忍程度。
• 检查和分析差异以确定其原因。这可能涉及查看代码、配置或数据处理差异。
• 记录测试设计，包括所选测试用例的基本原理、比较方法以及通过/失败决策的标准。

使用 diff、测试脚本中的断言或专门的比较软件等工具来支持您的测试。请记住尽可能保持过程自动化，以提高可重复性和效率。

执行背靠背测试涉及哪些步骤？

执行背靠背测试涉及几个步骤：

• 确定将用于两个系统版本（被测版本和参考系统）的测试用例。
• 准备测试环境，确保两个系统的配置相似，以避免由于环境因素而导致的差异。
• 如果尚未自动执行测试用例，则自动执行测试用例，以便在两个系统之间实现一致且可重复的执行。
• 在参考系上运行自动测试以生成预期结果。这些结果通常被认为是“神谕”或事实来源。
• 在新的或修改的系统上执行相同的自动化测试以收集其结果。
• 使用比较工具或自定义脚本比较两个系统的结果。关注关键输出和行为，而不是内部状态，除非内部状态至关重要。
• 分析差异，以确定差异是由于错误、可接受的更改还是环境或测试数据中的差异造成的。
• 记录调查结果，包括发现的任何错误或问题，并将其报告给开发团队进行解决。
• 解决问题后，根据需要迭代上述步骤，直到新系统的行为与参考系统一致，或者理解并接受任何差异。

请记住维护测试项目和结果的版本控制，以实现可追溯性和审核目的。

挑战与解决方案

在背靠背测试期间面临哪些常见挑战？

背靠背测试期间的常见挑战包括：

• 测试环境配置：确保新旧系统的测试环境相同可能很困难，因为差异可能会使结果出现偏差。
• 数据同步：在系统之间协调数据以确保比较测试的一致输入具有挑战性，尤其是对于动态或实时数据。
• 测试用例对齐：创建适用于两个系统并准确反映预期行为的测试用例可能很复杂。
• 输出比较：分析和比较输出可能需要复杂的工具或脚本，因为差异可能很微妙，不会立即显现出来。
• 非确定性行为：处理具有非确定性输出的系统（例如涉及时间戳或随机化的系统）会使比较复杂化。
• 性能问题：系统之间的性能差异可能导致测试结果出现误报或误报。
• 资源密集型：背靠背测试可能非常耗费资源，需要大量的计算能力和时间，尤其是对于大型系统。
• 变更管理：管理和跟踪两个被测系统之间的变更，以了解对测试结果的影响可能很麻烦。
• 错误诊断：隔离和诊断差异的根本原因可能非常耗时，因为可能不清楚问题出在新系统、旧系统还是测试本身。

缓解这些挑战通常涉及仔细规划、使用专门的比较工具以及管理测试数据和环境的强大流程。

如何缓解这些挑战？

缓解背靠背测试中的挑战涉及规划、执行和分析的战略方法：

• 尽可能实现自动化：使用脚本自动执行重复性任务，减少人为错误并节省时间。
• 测试工件的版本控制：在版本控制的存储库中维护测试用例、数据和预期结果，以跟踪更改并确保一致性。
• 模块化测试设计：创建可重复使用的测试模块，以简化维护和更新。
• 持续集成 （CI）：将背靠背测试集成到 CI 管道中，以便及早发现问题。
• 并行执行：并行运行测试，缩短执行时间。
• 片状检测：实施识别和解决片状测试的机制，以提高可靠性。
• 数据管理：确保测试数据具有代表性，并有效管理数据集，以避免测试结果无效。
• 监视和日志记录：使用详细的日志来跟踪测试执行和失败，以便更快地进行调试。
• 增量测试：从一小部分关键测试开始，逐步扩展，确保每个步骤的稳定性。
• 同行评审：对测试用例和自动化代码进行评审，以及早发现问题。
• 故障分类：对故障进行分类，以确定修复的优先级并了解其影响。
• 文档：为测试用例和结果保留清晰的文档，以帮助分析和知识共享。
• 反馈循环：与开发人员建立反馈循环，以持续改进测试过程并解决系统性问题。

通过应用这些策略，测试自动化工程师可以提高背靠背测试的有效性和效率，从而获得更可靠的软件版本。

在进行背靠背测试时，需要遵循哪些最佳实践？

在进行背靠背测试时，请遵循以下最佳实践：

保持一致性：确保测试环境和条件对于所测试软件的每个版本都是一致的。这包括硬件、软件、网络配置和数据集。

尽可能实现自动化：使用自动化工具运行测试并比较结果。自动化提高了比较的可重复性和准确性。

您如何处理背靠背测试期间的故障或错误？

在背靠背测试期间处理故障或错误涉及一种系统的方法，用于识别、分析和解决预期结果和实际结果之间的差异。这是一个简明的指南：

• 日志和文档：捕获测试执行的详细日志，包括输入、预期结果、实际结果和错误消息。使用自动记录此信息的工具以方便分析。
• 分析故障：调查每个故障的根本原因。确定是由于软件缺陷、测试环境问题还是预期结果不正确所致。
• 对错误进行分类：按故障原因对故障进行分组，以确定模式或常见问题。这有助于确定修复的优先级并了解对系统的影响。
• 与利益干系人沟通：让开发人员、测试人员和其他利益干系人了解故障情况。使用清晰简洁的语言来描述问题。
• 修复并重新测试：解决已识别的问题。应用修补程序后，重新运行测试以确认故障已解决。
• 更新测试用例：如果失败是由于不正确的预期结果造成的，请更新测试用例以反映正确的预期。
• 改进测试设计：利用从失败中获得的见解来增强测试设计，使其在未来应对类似问题时更加可靠。
• 自动重新测试：如果可能，请自动执行重新测试过程，以快速验证软件行为现在是否符合预期。

通过执行这些步骤，您可以有效地管理背靠背测试期间的故障，确保软件符合其预期规格，并在不同版本或组件中保持一致。

有哪些高效和有效的背靠背测试策略？

为了实现高效和有效的背靠背测试，请考虑以下策略：

• 自动比较过程：使用可以自动比较被测系统输出的工具，以节省时间并减少人为错误。
• 专注于关键测试用例：确定涵盖应用程序最重要和最容易出现风险的测试用例的优先级。
• 使用版本控制：将测试用例和结果保存在版本控制系统中，以跟踪更改并促进协作。
• 并行执行：尽可能并行运行测试，以减少执行时间。
• 增量测试：从一小部分测试用例开始，逐渐增加复杂性，确保在继续之前通过早期测试。
• 利用虚拟化：使用虚拟环境快速设置、拆除和重置每个测试运行的条件。
• 优化数据集：使用足以发现差异的代表性数据，但又不会太大或太复杂。
• 持续集成 （CI）：将背靠背测试集成到 CI 管道中，以便及早发现问题。
• 监控性能：密切关注测试过程本身的性能，以识别瓶颈。
• 定期查看测试相关性：确保测试与应用程序的当前状态保持相关性，并丢弃过时或冗余的测试。
• 文档：维护测试用例和结果的清晰文档，以方便理解和维护。

通过应用这些策略，测试自动化工程师可以提高背靠背测试工作的效率和有效性，从而实现更可靠和可维护的软件系统。

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