国产软硬件设备适配测试规范及体系研究

赵 恬, 李 晖, 门子轩

(1.中国铁路信息科技集团有限公司, 北京 100038; 2.北京计算机技术及应用研究所, 北京 100039)

1 概述

1.1 现状分析

1.1.1 信息技术国产化发展现状

信息技术作为当今先进生产力的代表,已经成为我国经济发展的重要支柱和网络强国的重要支撑. 随国际形势变化,国产化作为我国政治、经济发展的重要任务,国产化生态初具规模. 突破“卡脖子”技术,推动国产化替代,全面实现自主可控对于保障国家经济安全与信息安全、推动产业结构升级具有重要意义[1-2]. 相关产品和技术已实现从“不可用”向“基本可用”转变,并正向“好用”迈进[3-5]. 虽然国产化软硬件产品已经取得了快速发展,但与国外成熟产品还存在一定差距. 芯片、操作系统、中间件、工业软件是信创领域与全球技术成熟度差距较大项[6]. 随着我国国产化进程的加速,开展“适配测试”已经成为国产化产品和设备交付过程中必不可少的1个环节,是国产化工程建设中1项重要且必须的工作,更是产品及方案组合落地、验证组合可靠性的重要环节.

1.1.2 铁路信息系统国产化发展现状

铁路作为我国国民经济和社会发展的重要支撑,承担着运输生产、经营管理、对外服务等多项任务. 经过多年信息化发展,铁路已经建成全面涵盖运输生产、经营管理的各类业务应用信息系统,这些信息系统已经成为保障铁路正常运营不可或缺的技术支撑.

目前铁路应用信息系统存在大量使用CentOs等[7]海外IT产品的现象. 在国产芯片、操作系统、数据库等方面的适配改造及应用实施还处于初期阶段. 由于铁路应用信息系统直接关系铁路运输安全乃至国家安全,一旦技术受限或是出现断层将导致重大损失. 因此亟需进行国产化的适配改造工作.

1.1.3 适配验证测试现状

随着2022年国产化产业进入新阶段,国家政策明确国产化测评相关要求,充分利用企业已有国产化适配基地满足共性需求适配服务,搭建统一的适配云平台,面向央企个性化需求提供基础资源和适配攻关环境,实现共商共建共享,避免重复投入,提高资源利用效率;不断提升适配云平台和综合服务保障体系;积极稳妥推进探索国产化技术、产品和服务的适配验证与创新应用,形成可复制推广的替代方案.

目前,国产化通用评测机构数量较多,且已形成了国家级、省级及行业等多层级、多领域的国产化评测体系. 国产化通用评测机构的评测集中于适配性验证,多围绕国产化产品在国产软硬件环境下的适配验证展开,同时对产品功能、性能、可靠性和兼容性等进行测试.

1.2 开展适配测试原因分析

适配测试是为了确保应用软件在不同的硬件、操作系统、浏览器等环境下都能正常运行和良好适应,以提供一致的用户体验. 以下是开展适配测试工作的几个主要原因:

1)兼容性问题:不同的硬件设备、操作系统和浏览器有各自独特的特性和限制,应用软件可能在某些环境下出现兼容性问题. 适配测试可发现和解决这些问题,确保应用软件在各种环境下兼容并稳定运行.

2)平滑过渡和迁移:将原有的软硬件设备平滑迁移到国产环境下,其关键是挑选出最优软硬件技术组合,并通过合适的迁移工具或者双轨运行的方式降低迁移风险,分步有序、安全可靠地完成从硬件到软件层面的全栈替换[7-8].

3)提高用户满意度:用户使用各种不同的设备和平台访问应用软件,如果应用软件在某些环境下无法正常工作,或者用户体验受到影响,将会降低用户的满意度. 适配测试可提前发现并解决这些问题,确保用户在不同环境中都能享受到良好的使用体验.

4)提高市场竞争力:市场上存在大量的竞争对手,提供的产品和服务可能在不同环境中都能正常运行,适配测试可帮助应用软件保持竞争优势,提高市场竞争力,避免因为兼容性问题而失去用户或市场份额.

5)建立品牌形象:适配测试可帮助建立应用软件的良好品牌形象,如果应用软件在不同环境中都能正常运行,并提供一致的用户体验,将会增强用户对应用软件的信任和好感,有利于建立品牌形象和口碑.

6)节约成本和时间:通过开展适配测试,可在应用软件发布之前发现和解决兼容性问题,避免后期修复成本高昂的问题,此外,适配测试还可帮助开发团队在开发过程中更早地考虑兼容性问题,从而减少后期修改和调整的时间和资源投入.

综上所述,适配测试是为了确保应用软件在不同环境中运行正常、提供一致的用户体验,具有重要的必要性和价值. 通过开展适配测试工作,可提高用户满意度、市场竞争力,降低后期修复成本,并有助于建立优秀的品牌形象.

2 适配测试技术研究

2.1 适配测试流程

为了保证适配测试的质量,需要建立完整的测试流程. 一般来说,适配测试的流程包括确定适配范围、确定测试目标及标准、创建测试计划(编写测试用例)、开展适配测试、记录测试结果、分析和解决问题、重新测试、编写测试报告、验收和发布等环节.

图1 适配测试流程图

适配测试流程的具体细节和步骤可能因应用软件的特性和适配工作的实际情况而有所不同,但以下步骤提供了1个通用的指导,以确保适配测试工作的有序进行和高质量的结果产出. 适配测试流程一般包括以下几个步骤:

1)确定适配测试范围:根据应用软件的特性和目标用户群体,确定适配测试需要覆盖的软硬件等环境.

2)确定测试目标和标准:为了具体评估应用软件在不同环境下的适配情况,需要明确测试目标和评估标准. 例如,确定应用软件在特定软硬件产品上的兼容性要求,用户体验的表现等.

3)创建测试计划:根据测试范围、目标和标准,制定详细的适配测试计划. 包括适配测试的具体内容、环境准备、工具准备、数据的准备、用例编写确认等.

4)开展适配测试:根据测试计划,对应用软件进行适配测试. 适配测试的内容包括应用软件在不同软硬件上的运行情况,功能是否正常,界面是否适应不同屏幕尺寸,性能如何等.

5)记录测试结果:在适配测试过程中,记录每个适配测试环境下的测试结果. 包括发现的兼容性问题、用户体验问题、性能问题等.

6)分析和解决问题:根据适配测试结果,分析兼容性问题的原因,并提出解决方案. 可是对应用软件进行修改、优化,或者是提供针对不同环境的配置建议.

7)重新测试:在对问题进行修复和修改后,进行重新测试,以确认问题是否被解决,并确保应用软件在各种环境下都能正常运行.

8)编写测试报告:根据适配测试结果和解决方案,编写详细的适配测试报告. 报告应包括测试的范围和目标、测试环境的配置、测试结果、发现的问题和解决方案等.

9)验收和结论:对修复后的应用软件进行最终验证,并将其发布形成结论.

2.2 适配测试技术难点分析

适配测试技术难点可能会因应用软件的复杂性、目标平台的多样性以及测试资源的限制而有所不同. 以下列举了一些常见的适配测试技术难点:

1)多平台适配:应用软件可能需要在多个不同的操作系统、浏览器、设备上运行,而每个平台都有自己独特的特性和限制. 因此,确保应用软件在所有平台上的适配性可能是1个挑战.

2)兼容性适配:硬件和软件的兼容性问题可能导致应用软件在某些平台上无法正常运行或出现异常. 这包括不同设备的硬件规格、操作系统版本、数据库和插件等.

3)性能问题:在不同平台上,应用软件的性能可能会有所不同. 因此,在适配测试中需要对性能进行评估,并与预期的标准进行比较.

4)版本升级:随着操作系统、浏览器、设备硬件的不断更新和升级,应用软件可能需要进行版本更新和升级以适应新的环境,这可能引入新的适配问题.

5)操作系统的多样性:不同的操作系统版本,可能会对软件的运行产生影响,因此,适配测试需要考虑到不同操作系统的兼容性问题,例如 Windows、Mac、Linux 和 Android 等.

6)浏览器的多样性:不同的浏览器可能会有不同的行为,例如渲染方式、缓存机制等. 因此,在进行Web 应用程序适配测试时,也需要考虑到浏览器的兼容性问题.

7)硬件设备的多样性:不同的硬件设备有着不同的配置,可能会导致软件无法正常使用或者出现兼容性问题. 因此,在适配测试中需要考虑到各种硬件设备的兼容性问题,尤其是对于移动端应用而言,还要考虑到不同的屏幕分辨率、处理器型号等.

8)其他应用程序的兼容性:当软件需要与其他应用程序或者硬件设备进行交互时,也需要进行适配测试,以确保软件能正常运行和交互.

针对这些技术难点,测试人员可采用多种测试技术和工具,如自动化测试、模拟器和虚拟机、云端测试平台等,以提高测试效率和覆盖范围. 同时,还应密切关注最新的平台和技术趋势,及时更新测试策略和方法,以确保适配性测试工作的有效性和准确性.

3 适配测试标准体系建设

为了实现适配测试的标准化,需要建立完整的适配测试标准体系. 这包括具体的测试流程、测试用例、测试数据、测试环境等. 建立适配测试标准体系可保证测试的质量,提升适配测试效率,降低适配测试成本.

在进行体系建设时应考虑管理规范和管理制度2方面,规范是指其确立的行为标准,制度是指其要遵守的规程和准则. 适配测试标准体系框架见图2.

图2 适配测试标准体系框架图

3.1 适配测试管理规范

制定适配测试管理章程,明确组织架构和职能,明确职能范围与职责,明确适配中心人员岗位、职责及工作要求,明确组织模式、任务目标以及各类角色参与方式. 构建适配测试管理体系包括适配流程、测试用例、测试数据、测试环境、缺陷管理等标准,指导适配测试工作的开展,提高适配测试的质量和管理水平. 适配测试管理规范的建设思路主要基于循环式架构,在进行适配测试前应首先规范其流程,后编写测试用例和测试数据,并在符合适配测试需求的环境中进行适配测试. 同时在这一流程结束后进行缺陷记录,并将记录下的问题反馈到测试流程编写中,从而对整个流程进行不断优化. 本文主要对当前的主要流程进行了梳理,在这些流程之间还应根据实际情况添加相应的流程或子流程.

3.1.1 适配测试流程规范方面

首先了解适配测试需求,制定出适配测试计划、并明确适配测试周期和方案,搭建好适配测试环境配置,编写适配测试用例,执行开展适配测试工作,对缺陷管理和测试报告的撰写等,并最终形成适配测试标准化流程. 制定标准化、规范化的适配测试流程,主要使适配测试工作有遵循相同的步骤和方法,从而保证测试的一致性. 这样可降低测试结果的不确定性,提高测试的合理性.

3.1.2 测试用例管理规范方面

根据实际情况设计编写符合适配测试需求的测试用例. 覆盖系统或应用的各个环节的适配测试,执行测试用例、记录测试结果. 通过测试用例规范化管理,统一测试用例的编写标准和方法,使测试团队中的成员可共同遵守相同的测试用例管理标准,有助于提高测试用例的易读性、易维护性和可理解性.

3.1.3 测试数据规范方面

为每次适配测试提供准确的数据支撑. 规范化的测试数据主要能确保测试的准确性,提高测试结果的分析和问题排查能力,提高测试效率,提高测试的质量和效果.

3.1.4 测试环境管理规范方面

在进行适配测试之前,为适配测试准备1个符合适配测试需求的环境. 搭建与实际运行环境相似的适配测试环境,以确保测试结果的真实性. 规范的测试环境管理可确保测试环境的稳定性,并减少由于环境变化而引起的测试结果的差异. 通过规范的环境配置和版本控制,可确保每次测试使用的是相同的环境,从而提高测试的可重复性.

3.1.5 缺陷管理规范方面

建立完整的缺陷管理系统,记录并及时跟进缺陷,并修复适配测试中发现的问题. 依托缺陷管理系统对缺陷进行规范的管理,可大大提高对缺陷的追踪和修复效率. 通过建立统一的缺陷报告和记录机制,方便测试人员准确地描述和报告缺陷,并追踪其修复过程. 同时,规范的缺陷管理还能提供缺陷状态的可视化和实时监控,帮助测试人员及时了解和处理缺陷,从而加快缺陷的修复速度.

3.2 适配测试管理制度

依据国家相关法律法规与标准规范,结合适配测试实际工作要求,制定相关管理制度. 管理制度从人员管理、物理环境与设施管理、开发管理、信息保密管理等方面健全相关安全保密管理制度,为适配测试工作提供制度保障. 适配测试管理制度的建设思路主要基于安全方面考虑,由于国产化工作需注重其保密性、安全性,因此在人员、设备、环境、开发和保密管理方面需要进行相关的管理制度规范建立.

3.2.1 人员管理制度方面

明确规定不同角色的管理人员的岗位职责和权限,制定安全保密管理人员管理制度. 通过建立适配测试人员管理制度可规范和统一测试人员的管理方式和操作流程. 通过明确测试人员的职责和工作要求,制定相应的管理规定,确保测试成员按照统一的标准进行工作,提高工作效率和工作质量.

3.2.2 物理环境和设施管理制度方面

制定安全保密管理以及环境安全管理、产品使用管理、安全巡防巡检管理等相关设施的管理制度. 适配测试物理环境和设施管理制度可确保测试环境和设施的可靠性和稳定性. 通过规定环境和设施的相关要求,建立管理制度,有助于提高适配测试的准确性和可靠性,减少适配测试中因环境和设施问题导致的错误结果.

3.2.3 机房管理制度方面

制定对机房的行为管理、密码、口令及资料管理、安全管理、设备管理、环境管理等制定相应管理规定. 适配测试需要稳定和可靠的物理环境和设施支持,通过制定机房管理制度,可确保机房和相关设施的正常运行和有效维护,以确保测试环境的安全性.

3.2.4 应用系统开发管理制度方面

制定应用系统的开发环境分离、安全同步开发、测试联调控制、后期维护管理等进行规定. 通过制定应用系统开发管理制度,明确系统开发流程及开发工作中每个环节的责任和要求,避免开发过程中的重复工作或者漏洞,确保应用系统开发过程的有序进行.

3.2.5 信息安全保密管理制度方面

制定安全责任与管理机构、访问控制管理、通信及数据传输安全、岗位安全管理与人员素质、备份与恢复管理、安全事件与应急处置等等相关保密管理制度. 制定信息安全保密管理制度,通过对于敏感信息的访问权限、使用规则和管理措施等的规定,建立适配测试人员可遵循相关的法律法规要求,保护信息安全,有效地防止数据泄露的风险.

4 结束语

国产化为我国信息技术自主可控发展带来了新的契机和挑战,实现重要行业国产化改造是维护国家安全、保障国家科技自立自强的重要举措. 本文结合当前国产化发展现状、铁路信息系统国产化发展现状及各行业适配测试工作现状,研究了适配测试流程,分析了适配测试技术的重点难点,提出了相关的标准体系建设框架.

本文确立的相关流程和框架体系可系统地指导铁路行业及其他各行业企业开展适配测试工作,促进国产化工作的开展实施. 随着国家政策和行业企业的国产化工作开展,适配测试工作必将进一步规范和加强,中国信息技术自主可控程度也将更进一步.