第一章：Azure Stack HCI 测试概述
Azure Stack HCI 是微软推出的混合云超融合基础设施解决方案，旨在将本地数据中心与 Azure 云服务无缝集成。该平台结合了计算、存储和网络虚拟化功能，支持运行虚拟机和容器化工作负载，适用于需要低延迟、数据本地化或合规性要求严格的场景。
测试环境准备
在开始测试前，需确保硬件符合 Azure Stack HCI 的认证要求，并部署 Windows Server 操作系统及必要的角色（如 Hyper-V 和故障转移集群）。同时，服务器必须连接至 Azure 并注册为 Arc 资源。
- 确认服务器具备 TPM 2.0 和安全启动功能
- 安装最新版本的 Azure Stack HCI 操作系统镜像
- 配置静态 IP 地址并确保 DNS 解析正常
核心组件验证
测试过程中应重点验证以下组件的功能完整性：
| 组件 | 验证方式 |
|---|
| Storage Spaces Direct | 创建存储池并部署共享卷 |
| Hyper-V 网络虚拟化 | 部署 VM 并测试 vSwitch 连通性 |
| Azure Arc 集成 | 检查服务器是否成功显示在 Azure 门户中 |
自动化部署示例
可通过 PowerShell 自动化初始配置流程：
# 安装 Hyper-V 和故障转移集群角色 Install-WindowsFeature -Name Hyper-V, Failover-Clustering -IncludeManagementTools # 启用 Storage Spaces Direct Enable-ClusterS2D # 创建名为 "S2DVolume" 的共享卷 New-Volume -StoragePoolFriendlyName "S2D Storage Pool" -FriendlyName "S2DVolume" -Size 1TB -FileSystem CSVFS_ReFS
上述命令依次完成角色安装、启用超融合存储架构并创建高可用卷，适用于快速搭建测试集群。
graph TD A[物理服务器] --> B{安装操作系统} B --> C[配置网络与存储] C --> D[加入故障转移集群] D --> E[注册至 Azure Arc] E --> F[部署工作负载测试]
第二章：环境准备与硬件验证
2.1 理解 Azure Stack HCI 架构要求与部署拓扑
Azure Stack HCI 是一种混合云基础架构解决方案，要求在物理服务器上部署经过认证的硬件，并运行 Windows Server 操作系统。最小部署需至少两节点，推荐使用 SSD 和 HDD 组合实现存储分层。
硬件与网络要求
- 支持的 CPU：Intel 或 AMD 的现代处理器，具备二级地址转换（SLAT）
- 内存：每节点至少 96 GB RAM
- 网络：至少 2 个 25 Gbps NIC 用于集群和存储流量分离
典型部署拓扑示例
New-Cluster -Name AzSHCICluster -Node Server1, Server2 -StaticAddress 192.168.1.100 Enable-ClusterS2D -CimSession AzSHCICluster
上述 PowerShell 命令创建一个名为
AzSHCICluster的故障转移集群，并启用软件定义的存储 S2D。参数
-StaticAddress指定集群管理 IP，
Enable-ClusterS2D自动配置本地磁盘为聚合存储池。
高可用性设计
| 组件 | 冗余设计 |
|---|
| 计算 | 多节点集群，支持动态迁移 |
| 存储 | S2D 启用镜像或纠删码 |
| 网络 | RDMA 支持与交换机集成 |
2.2 服务器与存储硬件兼容性清单（HCL）核验实践
在部署企业级系统前，必须验证服务器与存储设备是否列于厂商发布的硬件兼容性清单（HCL）中，以确保系统稳定性与技术支持有效性。
核验流程关键步骤
- 确认服务器型号、BIOS版本及固件级别
- 核对存储阵列型号与多路径软件版本
- 检查HBA卡驱动与目标操作系统的匹配性
自动化核验脚本示例
#!/bin/bash # check_hcl_compliance.sh - 自动比对硬件信息与HCL数据库 MODEL=$(dmidecode -s system-product-name) STORAGE_FW=$(storcli /c0 show | grep "Firmware Version") echo "Server Model: $MODEL" echo "Storage Firmware: $STORAGE_FW" # 输出结果需与官方HCL JSON文件进行比对
该脚本通过
dmidecode和
storcli提取关键硬件信息，便于批量校验大规模部署环境中的兼容性状态。
常见兼容性风险表
| 风险项 | 典型表现 | 规避措施 |
|---|
| 驱动不兼容 | 设备无法识别 | 使用HCL认证驱动版本 |
| 固件过旧 | RAID降级误报 | 定期更新至HCL推荐版本 |
2.3 网络规划与RDMA功能连通性测试
在部署RDMA（远程直接内存访问）前，合理的网络规划是确保低延迟和高吞吐的关键。需确保物理网络支持RoCEv2或InfiniBand，并配置无损以太网（如PFC和ECN）。
IP地址与子网划分
建议为RDMA流量分配独立的子网，避免与其他业务争抢带宽。典型配置如下：
- RDMA专用网段：192.168.10.0/24
- 启用Jumbo Frame（MTU ≥ 9000）
- 静态ARP绑定以减少广播开销
RDMA连通性验证
使用
perftest工具包中的
ib_send_bw测试节点间通信：
# 在服务端启动监听 ib_send_bw -d mlx5_0 192.168.10.2 # 在客户端发起测试 ib_send_bw -d mlx5_0 192.168.10.1
上述命令通过Send/Receive语义测试RDMA连接带宽。参数
-d mlx5_0指定使用的RDMA设备，IP地址为对端节点的RDMA网卡地址。成功输出应显示高于40Gbps的传输速率，表明链路层与协议栈配置正确。
2.4 BIOS/UEFI固件配置标准化检查流程
标准化检查的必要性
在大规模部署服务器或工作站时，BIOS/UEFI配置的一致性直接影响系统稳定性与安全性。统一的固件设置可避免启动失败、安全启动异常等问题。
核心检查项清单
- 安全启动（Secure Boot）状态：必须启用以防止恶意固件加载
- CPU虚拟化支持（VT-x/AMD-V）：确保虚拟化环境兼容
- TPM模块启用：满足现代操作系统安全要求
- 启动模式匹配：统一为UEFI或Legacy，避免混合模式
自动化检测脚本示例
# 检查UEFI安全启动状态 if [ "$(mokutil --sb-state | grep -o 'enabled')" = "enabled" ]; then echo "Secure Boot: OK" else echo "Secure Boot: DISABLED" >&2 exit 1 fi
该脚本通过
mokutil工具读取当前安全启动状态，输出结果供自动化流程判断。若未启用，则返回非零退出码，触发告警机制。
检查流程集成建议
部署前 → 固件扫描 → 差异比对 → 自动修复 → 日志归档
2.5 Hyper-V与故障转移集群基础功能验证
在部署Hyper-V与故障转移集群后，需验证其高可用性与资源调度能力。首先通过Failover Cluster Manager检查节点状态，确保所有服务器处于“正常”在线状态。
集群健康状态检查
使用PowerShell命令获取集群运行状态：
Get-ClusterNode | Select Name, State, Status
该命令输出各节点名称、运行状态（Up/Down）及详细描述，确认所有节点均加入集群并稳定运行。
虚拟机故障转移测试
执行实时迁移验证业务连续性：
- 选择一台运行中的虚拟机
- 在管理控制台手动触发“迁移”操作
- 观察虚拟机是否在不停机情况下切换至另一节点
同时监控网络延迟与存储访问一致性，确保共享存储（如SMB或iSCSI）配置正确，保障数据完整性。
第三章：系统镜像与软件堆栈部署
3.1 Windows Server Core 安装与最小化系统配置
Windows Server Core 是一种精简安装选项，去除了图形用户界面，仅保留核心服务，显著减少系统资源占用和攻击面。
安装流程概述
通过 Windows Server ISO 启动后，选择“Windows Server Core”版本进行安装。安装过程中需配置磁盘分区、管理员密码及网络参数。
首次配置与网络设置
系统启动后，使用命令行工具完成基础配置。例如，为服务器分配静态 IP 地址：
New-NetIPAddress -InterfaceAlias "Ethernet" -IPAddress 192.168.1.10 ` -PrefixLength 24 -DefaultGateway 192.168.1.1
该命令为名为 "Ethernet" 的网络接口设置 IPv4 地址，适用于无 GUI 环境下的网络初始化。
关键服务启用
使用以下命令启用远程管理功能，便于后续通过 PowerShell 远程连接：
Enable-PSRemoting -Force：开启 PowerShell 远程会话支持Set-NetFirewallRule -Name WINRM-HTTP-In-TCP-PUBLIC -RemoteAddress Any：允许公网访问 WinRM 服务
3.2 Azure Fabric Agent 与 HCIMonitor 服务部署实操
在Azure Stack HCI环境中，Fabric Agent与HCIMonitor是核心监控与管理组件。Fabric Agent负责节点健康状态上报，而HCIMonitor则收集性能指标并触发预警。
服务部署前置条件
确保系统满足以下要求：
- Windows Server 2022 Datacenter edition
- .NET Core 3.1或更高版本
- 具备本地管理员权限
安装脚本示例
Install-ServiceFabricAgent -ClusterConnectionEndpoint "hcicluster.contoso.com:19000" -Credential $cred Start-Service HCIMonitor
该脚本注册Fabric Agent至指定集群端点，并启动HCIMonitor服务。参数
-ClusterConnectionEndpoint指定通信地址，
$cred包含域账户凭据以确保安全连接。
服务状态验证
| 服务名称 | 预期状态 | 启动类型 |
|---|
| FabricAgent | Running | Automatic |
| HCIMonitor | Running | Automatic |
3.3 镜像一致性校验与安全基线策略应用
镜像哈希校验机制
为确保容器镜像在构建、传输和部署过程中未被篡改，采用 SHA-256 哈希值进行一致性校验。每次镜像推送至仓库时，系统自动生成摘要并存储于元数据中。
docker inspect --format='{{.RepoDigests}}' nginx:latest
该命令输出镜像的摘要列表，用于比对本地与远程镜像的一致性。若摘要不匹配，则触发告警并阻断部署流程。
安全基线策略实施
基于 CIS Docker Benchmark 标准，制定强制性安全基线策略，涵盖权限控制、日志审计与网络隔离等方面。
- 禁止以 root 用户运行容器
- 启用 seccomp 和 AppArmor 安全模块
- 限制容器资源使用（CPU/内存）
通过 Kubernetes 准入控制器（Admission Controller）集成 OPA（Open Policy Agent），实现策略的自动化校验与执行。
第四章：核心功能验证与高可用测试
4.1 存储 SpacesDirect 多节点同步与重建测试
数据同步机制
SpacesDirect 采用基于日志的异步复制策略，确保多节点间的数据一致性。每个写操作被记录在 WAL（Write-Ahead Log）中，并通过 Raft 协议选举主节点进行日志分发。
// 示例：WAL 日志条目结构 type WALEntry struct { Term uint64 // 当前任期，用于Raft选举 Index uint64 // 日志索引，保证顺序 Type EntryType Data []byte // 序列化的写操作数据 }
该结构确保了故障恢复时能准确重放操作序列。Term 和 Index 共同保障日志一致性，避免脑裂问题。
故障重建流程
当某存储节点宕机后，系统自动触发重建。通过对比各副本的最高日志索引，选择最新者作为同步源。
| 指标 | 值 |
|---|
| 同步延迟 | <200ms |
| 重建速度 | 1.2GB/min |
| 一致性校验 | SHA-256 |
4.2 虚拟机热迁移与存储迁移跨节点验证
在大规模虚拟化环境中，跨节点的虚拟机热迁移与存储迁移是保障业务连续性和资源调度灵活性的核心机制。为确保迁移过程中的数据一致性与服务可用性，必须进行严格的跨节点验证。
迁移前的健康检查
执行迁移前需确认源与目标节点的网络连通性、共享存储挂载状态及计算资源余量：
- 检查节点间 SSH 互信与心跳网络延迟
- 验证共享存储路径（如 NFS、iSCSI）是否双向可读写
- 确认目标节点具备足够的 CPU、内存资源
热迁移命令示例
virsh migrate --live instance-001 qemu+ssh://node2/system
该命令将虚拟机 instance-001 从当前节点热迁至 node2。参数
--live表示在运行状态下迁移，避免服务中断。SSH 协议确保传输通道加密，适用于跨物理节点场景。
存储迁移同步验证
| 阶段 | 操作 |
|---|
| 1. 预复制 | 拷贝磁盘镜像至目标存储 |
| 2. 差量同步 | 增量同步内存与磁盘变更页 |
| 3. 切换接管 | 目标节点激活实例并接管流量 |
4.3 网络负载均衡与vSwitch策略一致性检测
在虚拟化环境中，网络负载均衡的效率直接影响业务性能。为确保流量分发均匀且符合安全策略，必须验证虚拟交换机（vSwitch）配置与预设负载均衡策略的一致性。
策略校验流程
通过自动化脚本定期采集vSwitch的转发规则与负载均衡算法设置，与中心策略库进行比对，识别偏差。
# 示例：获取vSwitch负载均衡模式 esxcli network vswitch standard list -v | grep "Load balancing"
上述命令输出当前vSwitch的负载均衡策略，如“route-based-on-ip-hash”，需与策略模板一致。
不一致场景与处理
- 负载算法配置错误，导致流量倾斜
- vSwitch安全组策略被手动修改
- 端口组VLAN ID与规划不符
自动修复机制触发后，将推送合规配置至目标主机，确保全网策略统一。
4.4 故障模拟：节点宕机与自动恢复响应测试
在分布式系统中，节点宕机是常见故障之一。为验证系统的高可用性，需主动模拟节点失效并观察集群的自动恢复能力。
测试流程设计
- 选择一个从节点强制终止进程，模拟宕机
- 监控主节点是否触发故障转移
- 验证数据一致性与服务连续性
自动化脚本示例
#!/bin/bash # 模拟节点宕机 docker stop redis-node-2 # 等待30秒后重启 sleep 30 docker start redis-node-2
该脚本通过 Docker 控制容器生命周期，精确模拟节点短暂离线场景。停机期间，主节点会检测到心跳超时，并在判定故障后启动选举机制。
恢复状态监控
| 指标 | 预期值 | 实际观测 |
|---|
| 故障检测延迟 | <15s | 12s |
| 自动切换成功率 | 100% | 100% |
第五章：测试总结与上线建议
测试结果概览
本次迭代共执行测试用例 386 条，覆盖核心功能、边界条件与异常流程。其中发现严重缺陷 7 个，已全部修复并回归验证通过。性能测试显示系统在 500 并发用户下平均响应时间低于 320ms，满足 SLA 要求。
| 测试类型 | 用例数 | 通过率 | 主要问题 |
|---|
| 单元测试 | 152 | 98% | 边界值处理缺失 |
| 集成测试 | 124 | 95% | 服务间超时配置不合理 |
| 压力测试 | 110 | 100% | 无 |
上线前检查清单
- 确认数据库备份已完成，并验证可恢复性
- 检查生产环境配置文件中的敏感信息是否加密
- 验证灰度发布脚本的回滚机制有效性
- 通知运维团队监控关键指标（CPU、内存、请求延迟）
推荐的灰度发布策略
采用基于用户 ID 哈希的渐进式发布，初始放量 5%，每 30 分钟递增 10%。若错误率超过 0.5% 或 P95 延迟上升 20%，自动触发告警并暂停发布。
# deploy-config.yaml strategy: canary canary: steps: - setWeight: 5 - pause: { duration: 30m } - setWeight: 15 - pause: { duration: 30m } - setWeight: 100 analysis: metrics: - name: http-request-error-rate threshold: 0.005 - name: p95-latency threshold: 400ms
