Windows Server 2016软件定义存储之存储QoS

2017-03-23 689

存储QoS简介

Windows Server 2016文件服务器和Hyper-V群集默认集成了存储QoS功能，基于群集存储空间的存储无论是SOFS SMB共享还是CSV都支持存储QoS，存储QoS通过策略应用到Hyper-V群集上的虚机。文件服务器群集里默认开启QoS策略管理器，用于集中监视存储性能，保存在SMB或者CSV的Hyper-V虚机被策略管理器监视着。策略管理器和Hyper-V服务器形成一个存储QoS策略优化的闭环来反馈调节QoS，策略管理器保持着和Hyper-V沟通存储QoS策略、限制及保留信息，Hyper-V按照QoS策略缩放虚机VHDX的存储性能。如果存储QoS策略有更新的时候，策略管理器指挥Hyper-V对虚机虚拟硬盘QoS进行调整。存储QoS策略优化的闭环保证所有虚机的虚机硬盘遵循存储QoS策略，如图1所示。

图1 存储QoS逻辑结构图

设置存储QoS

Windows Server 2016 故障转移群集配置了CSV后，存储QoS功能自动启动，无需额外配置。在群集里添加可用的磁盘为CSV后，存储QoS资源便会在群集核心资源里显示。可以通过故障转移群集管理器或者PowerShell查看存储QoS资源。同样，Windows Server 2016 启用Hyper-V角色以后也会自动启动存储QoS功能，如图2所示。

图2 Windows Server 2016群集存储QoS资源

检索文件流和卷的存储QoS

我们已经配置好S2D和超融合结构，在其CSV里存储着若干运行着的虚机，可使用PowerShell命令查看所有虚机文件流的IOPS和带宽情况，如下示例所示。

PS C:\>  Get-StorageQoSflow |Sort-Object InitiatorName | ft InitiatorName,MinimumIOPs,MaximumIOPs,StorageNodeIOPs,@{Expression={$_.FilePath.Substring($_.FilePath.LastIndexOf(‘\’)+1)};Label=”File”}  -AutoSize      
InitiatorName    MinimumIops    MaximumIops    StorageNodeIOPs    File    
------------     ----------     ----------     ---------------    ----    
SQL14        0         0         1           sql14.vhdx    
VMM16        0         0         3           vmm16.vhdx     
WS16-VM01      0         0         1           WS16-VM01.vhdx    
WS16-VM02      0         0         1           WS16-VM02.vhdx

除了可以查看虚机级别的QoS流的情况外，还可以查看卷（这里指的是群集共享卷）级别的QoS信息，使用PowerShell命令Get-StorageQoSVolume检索CSV QoS配置情况，如下示例所示。

PS C:\> Get-StorageQoSVolume |fl      
Bandwidth          : 0    
BandwidthLimit       : 0    
Interval          : 300000    
IOPS            : 0    
Latency           : 0    
Limit            : 0    
Mountpoint          : C:\ClusterStorage\Volume1\    
Reservation         : 0    
Status           : Ok    
TimeStamp          : 8/5/2016 5:14:23 PM    
VolumeId          : 2406be47-4757-4b75-a193-c874b69c0e8c    
MaximumIops         : 0    
MinimumIops         : 0

创建存储QoS策略

在规划好虚机QoS策略类型和QoS策略具体参数后，第一步先创建存储QoS策略，可以使用PowerShell命令New-StorageQoSPolicy设置专有和共享QoS策略。我们先创建一个名为HighPerf的专有QoS策略，最小IOPS设置为200，最大为800，不设置吞吐带宽。

PS C:\> New-StorageQosPolicy -Name  HighPerf -PolicyType Dedicated -MinimumIops 200 -MaximumIops 800

使用PowerShell命令Get-StorageQoSPolicy获取QoS策略，如下示例所示。

PS C:\> Get-StorageQosPolicy     
Name     MinimumIops    MaximumIops    MaximumBandwidth    Status    
----     ----------     ----------     ---------------     ------    
Default    0         0         0 MB/s         OK    
HighPerf   200        800        0 MB/s         OK

接着创建一个名为MediumPerf的共享QoS策略，设置最小IOPS为100，最大为400，不设置吞吐带宽。

PS C:\> New-StorageQosPolicy -Name  MediumPerf -PolicyType Aggregated -MinimumIops 100 -MaximumIops 400

到此我们已经创建了两个不同大小的存储QoS策略，如下示例所示。

PS C:\> Get-StorageQosPolicy     
Name        MinimumIops      MaximumIops      MaximumBandwidth      Status    
----        ----------       ----------       ---------------       ------    
Default       0           0           0 MB/s            OK     
MediumPerf     100          400          0 MB/s            OK    
HighPerf      200          800          0 MB/s            OK

接下来我们将选取两台虚机分配存储QoS策略，一台虚机只有一个VHDX文件，这台虚机需要IOPS；另外一台虚机有三个VHDX文件，这台虚机只需要中等IOPS，而且三个VHDX共享一个存储QoS策略。

分配存储QoS策略

首先将名为HighPerf的专有策略分配给一台SQL Server虚机，使用PowerShell命令进行分配即可。在分配之前需要使用如下命令定义变量并获取存储QoS策略的ID，存储QoS策略ID将在分配QoS策略时作为QoSPolicyID要赋予的值。

PS C:\> $HighPerfQoS=Get-StorageQoSPolicy | ? Name -eq HighPerf
PS C:\> $HighPerfQoS.PolicyId
 
Guid
----
6b56f995-08d1-4bb0-9eaa-96f6de29a2ab

使用PowerShell命令将策略应用到选择的SQL Server虚机，QoSPolicyID这个参数后接名为HighPerf的QoS策略ID。

PS C:\> Get-VM -Name SQL14 | Get-VMHardDiskDrive | Set-VMHardDiskDrive -QoSPolicyID  6b56f995-08d1-4bb0-9eaa-96f6de29a2ab

分配完毕，打开分配了QoS策略的虚机的设置窗口。大家会发现，我们以往在Hyper-V虚机设置窗口里直接对VHDX虚拟硬盘进行IOPS的最大最小值进行设置，但是应用了QoS策略的VHDX虚拟硬盘并没有显示QoS策略所定义的IOPS最大及最小值，取而代之的是QoS策略ID，如图3 所示。

图3 查看虚机分配的QoS策略ID

虽然在设置窗口看不到直观的IOPS值，但是要查看虚机分配QoS策略之后是否生效以及生效后虚机磁盘QoS值，可以运行Get-StorageQoSflow命令查看，示例命令和结果如下。

PS C:\> Get-StorageQoSflow |Sort-Object InitiatorName | ft InitiatorName,MinimumIOPs,MaximumIOPs,StorageNodeIOPs,@{Expression={$_.FilePath.Substring($_.FilePath.LastIndexOf(‘\’)+1)};Label=”File”}  -AutoSize      
InitiatorName    MinimumIops    MaximumIops    StorageNodeIOPs    File    
------------     ----------     ----------     ---------------    ----    
SQL14        200         800        0           sql14.vhdx    
VMM16        0         0         0           vmm16.vhdx    
WS16-VM01      0         0         1           WS16-VM01.vhdx    
WS16-VM02      0         0         1           WS16-VM02.vhdx

接着将名为MediumPerf的共享QoS策略分配给一台具有三块VHDX虚拟磁盘的虚机，同样使用PowerShell命令进行。在分配之前需要定义变量获取存储QoS策略的ID，如下示例所示，存储QoS策略ID将在分配QoS策略时作为QoSPolicyID后接参数值使用。

PS C:\> $MediumPerf=Get-StorageQoSPolicy | ? Name -eq MediumPerf
PS C:\> $MediumPerf.PolicyId
 
Guid
----
c0cea944-981e-445e-ad20-d6a33d294fb7

使用PowerShell命令将策略用应用到选择的虚机，QoSPolicyID这个参数后接名为MediumPerf 的QoS策略ID。

PS C:\>Get-VM -Name  WS16-VM01 | Get-VMHardDiskDrive | Set-VMHardDiskDrive –QoSPolicyID  c0cea944-981e-445e-ad20-d6a33d294fb7

分配完毕，打开分配了QoS策略的虚机的设置窗口，和专有QoS策略一样，应用了QoS策略的VHDX虚拟硬盘并没有显示QoS策略所定义的IOPS最大及最小值，取而代之的是QoS策略ID，如图4所示。

图4查看虚机分配的QoS策略ID

要查看虚机分配QoS策略之后是否生效以及生效后虚机磁盘QoS值，可以运行Get-StorageQoSflow命令查看。在查询结果中，可以看到具有三个VHDX文件的虚机应用了一个最小100，最大400的QoS策略，那么每个VHDX的IOPS最小为100/3取整，最大为400/3取整，如下示例所示。

PS C:\> Get-StorageQoSflow  |Sort-Object InitiatorName | ft InitiatorName,MinimumIOPs,MaximumIOPs,StorageNodeIOPs,@{Expression={$_.FilePath.Substring($_.FilePath.LastIndexOf(‘\’)+1)};Label=”File”}  -AutoSize      
InitiatorName    MinimumIops    MaximumIops    StorageNodeIOPs    File    
------------     ----------    ----------     ---------------    ----    
SQL14        200        800        0           sql14.vhdx    
VMM16        0         0         7           vmm16.vhdx    
WS16-VM01      33         133        0           WS16-VM01.vhdx    
WS16-VM01      33         133        0           DATADisk01.vhdx    
WS16-VM01      33         133        0           DATADisk02.vhdx    
WS16-VM02      0         0         0           WS16-VM02.vhdx

存储QoS策略的重设

我们经常需要按照环境的变化对策略做对相应的调整，存储QoS也不会例外，比如某些应用应为访问量和数量增大时，对存储的读写速度提出了更高的要求。如果虚机的虚拟硬盘已经应用了存储QoS策略，那么我们不需要重新创建存储QoS策略分配给虚机的虚拟磁盘，而是在线调整已有的QoS策略，虚机虚拟硬盘的QoS策略会在线同步更新。接下来我们找一个之前应用到虚机的名为HighPerf的存储QoS策略，将IOPS值最小和最大值分别从200和800调整到500和1000。先使用如下PowerShell命令Set-StorageQosPolicy完成QoS策略变更，然后使用Get-StorageQosPolicy查询QoS策略修改结果，结果应如下示例所示。

PS C:\> Get-StorageQosPolicy  -Name HighPerf | Set-StorageQosPolicy -MinimumIOPS 500 -MaximumIops 1000 PS C:\> Get-StorageQosPolicy     

Name      MinimumIops    MaximumIops       MaximumBandwidth    Status    
----      ----------     ----------       ---------------     ------    
Default     0         0           0 MB/s         OK    
MediumPerf    100        400          0 MB/s         OK    
HighPerf    500        1000          0 MB/s         OK    
LowPerf     50         200          0 MB/s         OK

调整完毕，不需要再次应用QoS策略到虚机，虚机虚拟磁盘会自动更新策略。使用PowerShell命令可查看到应用了名为HighPerf存储QoS策略的SQL Server虚机虚拟硬盘更新后的IOPS QoS信息，如下示例命令所示。

PS C:\> Get-StorageQoSflow |Sort-Object  InitiatorName | ft InitiatorName,MinimumIOPs,MaximumIOPs,StorageNodeIOPs,@{Expression={$_.FilePath.Substring($_.FilePath.LastIndexOf('\')+1)};Label="File"}  -AutoSize      

InitiatorName    MinimumIops    MaximumIops    StorageNodeIOPs    File    
------------     ----------     ----------     ---------------    ----    
SQL14        500        1000        0           sql14.vhdx    
VMM16        50         200         7           vmm16.vhdx    
WS16-VM01      33         133         0           WS16-VM01.vhdx    
WS16-VM01      33         133        0           DATADisk01.vhdx    
WS16-VM01      33         133        0           DATADisk02.vhdx    
WS16-VM02      0         0         0           WS16-VM02.vhdx

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