Azure Stack HCI性能测试实战：使用VMFleet进行集群性能评估

前言

在超融合基础设施(HCI)环境中，性能评估是验证系统设计合理性的关键环节。本文将详细介绍如何在Azure Stack HCI集群上使用VMFleet工具进行系统性能测试，帮助管理员和架构师全面了解集群的I/O处理能力。

技术背景

VMFleet是微软开发的一款专门用于测试Hyper-V集群性能的工具集，它通过创建大量虚拟机并运行DiskSpd基准测试工具，模拟真实工作负载，从而测量存储子系统的性能指标。在Azure Stack HCI环境中使用VMFleet可以：

1. 评估集群的最大IOPS和吞吐量能力
2. 验证存储空间直通(S2D)的性能表现
3. 识别可能的性能瓶颈
4. 为容量规划提供数据支持

环境准备

硬件要求

• 已部署完成的Azure Stack HCI集群
• 足够的存储空间用于测试（建议至少每个节点预留1TB空间）

软件要求

• Windows Server 2022 ISO镜像文件
• 三组关键PowerShell脚本：
  • CreateParentDisk.ps1（用于创建基础VHD）
  • Convert-WindowsImage.ps1（自动下载）
  • CreateVMFleetDisk.ps1（用于创建VMFleet专用镜像）

前置条件

执行测试的主机需要：

• 启用Hyper-V角色
• 安装Hyper-V PowerShell模块
• 网络连通性良好

详细操作步骤

阶段一：创建基础虚拟机镜像

1. 准备Windows Server 2022 Core VHD

   # 启用Hyper-V功能（如在虚拟机中操作）
   Enable-WindowsOptionalFeature -FeatureName Microsoft-Hyper-V -Online -All -NoRestart
   

   使用CreateParentDisk.ps1脚本创建精简版VHD（推荐30GB而非默认127GB）：

   • 选择Windows Server 2022 Datacenter Core版本
   • 跳过累积更新安装
   • 指定适当的VHD大小

2. 生成VMFleet专用镜像

   运行CreateVMFleetDisk.ps1脚本：

   • 选择上一步创建的VHD文件
   • 设置管理员密码为P@ssw0rd
   • 脚本会自动完成镜像定制化处理

阶段二：配置测试环境

1. 安装必要模块

   Install-PackageProvider -Name NuGet -MinimumVersion 2.8.5.201 -Force
   Install-Module -Name VMFleet -Force
   Install-Module -Name PrivateCloud.DiagnosticInfo -Force
   

2. 创建测试卷

   # 为每个节点创建1TB的瘦供给卷
   foreach($Node in $Nodes){
       New-Volume -CimSession $Node -StoragePool $StoragePool -FileSystem CSVFS_ReFS -FriendlyName $Node -Size 1TB -ProvisioningType Thin
   }
   
   # 创建100GB的结果收集卷
   New-Volume -CimSession $CLusterName -StoragePool $StoragePool -FileSystem CSVFS_ReFS -FriendlyName Collect -Size 100GB -ProvisioningType Thin
   

3. 部署VMFleet组件

   启用CredSSP后执行安装：

   Invoke-Command -ComputerName $Nodes[0] -Credential $Credentials -Authentication Credssp -ScriptBlock {
       Install-Fleet
   }
   

阶段三：执行性能测试

1. 部署测试虚拟机

   New-Fleet -BaseVHD "c:\ClusterStorage\Collect\$VHDName" -AdminPass $VHDAdminPassword -Admin Administrator -ConnectUser $AdminUsername -ConnectPass $AdminPassword
   

   VMFleet会自动创建与集群核心数相同的虚拟机。

2. 启动性能测试

   Measure-FleetCoreWorkload
   

   测试过程将持续数小时，期间可以使用Watch-FleetCluster命令实时监控进度。

3. 分析测试结果

   测试完成后，结果文件将保存在\\<ClusterName>\ClusterStorage$\Collect\result\result.tsv。建议将文件复制到装有Excel的机器上进行可视化分析，重点关注：

   • IOPS（每秒输入/输出操作数）
   • 延迟（Latency）
   • 吞吐量（Throughput）

阶段四：清理测试环境

1. 移除VMFleet

   Remove-Fleet
   

2. 删除测试卷

   Get-VirtualDisk -CimSession $ClusterName | Remove-VirtualDisk -Confirm:$false
   

性能指标解读指南

测试结果中几个关键指标的含义：

1. IOPS：反映存储系统处理随机读写请求的能力，数值越高性能越好
2. 延迟：完成单个I/O操作所需时间，单位通常为毫秒(ms)
3. 吞吐量：单位时间内传输的数据量，单位通常为MB/s

对于Azure Stack HCI环境，建议重点关注：

• 4K随机读写的IOPS表现
• 顺序读写的大块传输吞吐量
• 不同队列深度下的延迟变化

常见问题排查

1. CredSSP验证失败

   • 确保所有节点已启用CredSSP服务器端
   • 检查网络策略是否允许CredSSP通信

2. 虚拟机创建失败

   • 验证存储空间是否充足
   • 检查集群共享卷(CSV)状态是否正常

3. 测试结果异常

   • 确认没有其他工作负载干扰
   • 检查网络和存储硬件状态指示灯

最佳实践建议

1. 测试环境隔离：在生产环境外建立独立的测试集群
2. 基准测试：在业务变更前后执行相同测试以便对比
3. 文档记录：详细记录硬件配置和测试参数
4. 多次测试：进行至少3次测试取平均值
5. 监控资源：测试期间监控CPU、内存和网络使用情况

通过本指南的系统性测试，您可以全面掌握Azure Stack HCI集群的性能特征，为业务系统部署和容量规划提供可靠的数据支撑。