Windows Server 2016软件定义存储之存储QoS
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
