KVM+显卡直通（passthrough）

待我称王封你为后i 2023-01-20 09:39 11阅读 0赞

方法一：.

硬件条件  
首先要确定主板和CPU都支持VT-d技术，即Virtualization Technology for Direct I/O（英特尔虚拟技术）。近年的产品应该都支持此技术。 在BIOS里将  
还要确定要直通的显卡支持PCI Pass-through。似乎A卡对于直通的支持比N卡好，但N卡性能比A卡好，这个大家都知道。目前市面上的显卡一般都支持直通。我用过的NVIDIA 的M60和GeForce系统960，970，1080系列都支持的。注意做显卡直通需要两块显卡，一块主机用，另一块虚拟机用，主板有集成显卡的可以采用将集成显卡给宿主机，PCI的独立显卡给虚拟机用。

2.准备工作  
在BIOS将VT-d设置成enable（主板BIOS设置项名称不一样，类似于虚拟化技术的项目打开即可）。

3.安装Ubuntu系统。  
宿主机操作系统：ubuntu 16.X和18.X都可以，18版本较新在有的机器上图形界面登录的位置卡的比较厉害，16版本比较稳定。

安装完ubuntu系统打开命令行终端，输入如下命令，将系统更新至最新：

sudo apt-get update  
sudo apt-get upgrade

如果是原本就已经有了ubuntu系统，则不需要重新安装，可以通过如下命令，确认CPU是否支持硬件虚拟化，有内容输入即可  
egrep -o ‘(vmx|svm)’ /proc/cpuinfo

4.安装KVM

输入如下命令安装KVM及Libvirt：

sudo apt-get install qemu-kvm libvirt-bin bridge-utils ubuntu-vm-builder virt-manager virtinst

启动libvirt服务：

/etc/init.d/libvirtd start

5.确认内核是否支持iommu  
cat /proc/cmdline | grep iommu  
如果没有输出结果，添加intel\_iommu=on到grub的启动参数,需要重启。

加"名称=值”的键值对到GRUB\_CMDLINE\_LINUX\_DEFAULT变量,添加多个时用空格隔开,  
例如GRUB\_CMDLINE\_LINUX\_DEFAULT="… name=value"

(注意：理论上添加到GRUB\_CMDLINE\_LINUX变量和GRUB\_CMDLINE\_LINUX\_DEFAULT任意一个都可以)

使用命令：sudo view /etc/default/grub 编辑grub

找到GRUB\_CMDLINE\_LINUX\_DEFAULT或GRUB\_CMDLINE\_LINUX加入iommu开关，如下：  
GRUB\_CMDLINE\_LINUX=“intel\_iommu=on”

然后使用grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg更新grub.cfg文件  
或者，使用sudo update-grub来更新grub文件。

之后需要重启服务器（即便不做第五步最好也重启的一下）。

6.使用dmesg | grep IOMMU 或dmesg | grep -e DMAR -e IOMMU检查VT-d（AMD芯片时是 IOV）是否工作。若没有相应输出，需要重新检查之前的步骤。

7.查看pci设备信息  
lspci -nn | grep NVIDIA

如果不是NVIDIA的显卡，可以换自己显卡的关键字查询。重查询结果上注意查看自己独立显卡（也就是要直通的显卡）的设备ID和地址，形如： \[10de 1b80\] 和 \[10de 10f0\]， 01.00.0和01.00.1。（Gefore显卡一般会集成一个声卡芯片）

查看驱动

lspci -vv -s 01:00.0 | grep driver

> Kernel driver in use: nouveau （ubuntu系统为显卡绑定的默认驱动）  
> lspci -vv -s 01:00.1 | grep driver  
> Kernel driver in user: snd\_hda\_intel （显卡上附带的集成声卡的默认驱动）

禁用显卡的默认驱动

禁用nouveau， snd\_hda\_intel，将其添加到/etc/modprobe.d/blacklist.conf文件最后  
blacklist nouveau  
blacklist snd\_hda\_intel

8.将显卡从宿主机解绑定

$ modprobe pci\_stub  
$ echo “10de 1b80” > /sys/bus/pci/drivers/pci-stub/new\_id  
$ echo 0000:01:00.0 > /sys/bus/pci/devices/0000:01:00.0/driver/unbind  
$ echo 0000:01:00.0 > /sys/bus/pci/drivers/pci-stub/bind  
$ echo “10de 10f0” > /sys/bus/pci/drivers/pci-stub/new\_id  
$ echo 0000:01:00.1 > /sys/bus/pci/devices/0000:01:00.1/driver/unbind  
$ echo 0000:01:00.1 > /sys/bus/pci/drivers/pci-stub/bind

这步的前后忘记了是否需要重启，如果遇到问题，自己重启一下试试吧。

9.查看显卡设备所在组  
find /sys/kernel/iommu\_groups/ -type l

在做直通的时候，需要将同组内的所有设备全部直通给虚拟机（也就是一个独立完整的设备直通给虚拟机，不能一个设备一部分直通给虚拟机一部分在宿主机），比如刚才上面的显卡包括显卡和声卡，都需要一起直通给虚拟机。另外需要注意有的显卡硬件在查询所在组的时候，同组内除了显卡和声卡以外还会显示一个设备（比如00:01.0）,这个好像是CPU和PIC设备之间的桥设备（本人不从事硬件相关工作，所以具体名称我也叫不好，勿拍），这个设备在稍后做直通的时候可以忽略，不同直通给虚拟机。

![è¿éåå¾çæè¿°][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E5ODU1ODg3NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

10.安装OVMF

apt-get install ovmf

11.创建Windows虚拟机，通过在ubuntu图形界面上找到virt-manager工具，创建Windows10虚拟机，这个和其他创建虚拟机软件差不多（比如，Vmware，Virtualbox等），如果不了解的，可以自己百度查询。

注意创建虚拟机时选择自己配置，在最初的设定页面上选择引导方式为UFFI（这个功能也就是刚才安装的OVMF支持的）一直到把Windows系统安装完成。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2E5ODU1ODg3NjQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

安装完以后，将Windows更新至最新。然后关闭虚拟机。

在KVM管理界面（virt-manager）上，通过添加设备，将显卡（以及集成的声卡）PCI设备一并分配给虚拟机。

然后启动虚拟机，联网下载对应的显卡驱动，安装驱动，安装完驱动，在设备管理中发现显卡驱动出现43\#错误，停止工作。

下载TightVNC，在虚拟机上安装并运行VNC Server（默认端口5900），允许开机自动运行。

关闭虚拟机。

12.更改Windows10虚拟机设置。

虚拟机配置文件在/etc/libvirt/qemu/目录下，打开编辑，按照红色部分修改

<os>

...

<loader readonly='yes' type='pflash'>/usr/share/OVMF/OVMF\_CODE.fd</loader>  
<nvram template='/usr/share/OVMF/OVMF\_VARS-pure.efi.fd'>/var/lib/libvirt/qemu/nvram/win10-2\_VARS.fd</nvram>

</os>

loader 和nvram的template值是使用的OVMF提供的，nvram标签内的值是取决于自己创建的虚拟机的名字。

注：上面这部分是为了解决Windows中安装完显卡驱动显示驱动异常43\#错误的问题，也就是Nvidia的驱动中对Geforce的显卡做了检查，消费级显卡不允许在虚拟机中运行，只允许专业卡比如M60进行虚拟化。所以我们将Geforce显卡做了直通的时候，驱动就会自己检查报错停止工作。我们在hyperv中提供虚假vender\_id,隐藏KVM以达到欺骗的目的，但只做这两点还不行，所以才需要安装OVMF在rom引导上做手脚，使用OVMF提供的ROM引导系统。这样就躲过了驱动的检查。不过这样做之后，在宿主机的Virt-Manager中看不见虚拟机的Windows界面了，显示黑屏，我们需要通过VNC连接虚拟机进行操作和使用。

修改完配置文件，保存退出。

13.启动Windows虚拟机，看见OVMF 的UFFI引导界面，过一会儿在另一台机器上通过VNC客户端连接虚拟机（服务端）的Ip，没有意外，就可以连接上了，查看显卡设备的驱动就应该正常了。

方法二：

对于显卡直通，此前我走了很多弯路，在我的博文《我的KVM显卡直通实践》中有过相关记录，在此就不赘述了，只描述一下配置成功的方法。

配置好显卡直通的方法：  
1.硬件条件  
首先要确定主板和CPU都支持VT-d技术，即Virtualization Technology for Direct I/O（英特尔虚拟技术）。近年的产品应该都支持此技术。  
还要确定要直通的显卡支持PCI Pass-through。似乎A卡对于直通的支持比N卡好，不过我这台电脑中的NVIDIA Quadro M4000对此是支持的。之前我以为显卡直通需要两块独立显卡，一块主机用，另一块虚拟机用。现在看来是VMware ESXi的显卡直通需要两块显卡，我用KVM配置的则不需要，因为我的主机一直用的是Intel的集成显卡。

2.准备工作  
在BIOS将VT-d设置成enable，将显卡设置成iGPU（即直接在BIOS中把独立显卡禁用）。  
安装Ubuntu系统。  
此时如果发现鼠标的显示不稳定，屏幕闪烁，就打开系统设置中的显示设置。显示设置里面会看到两块屏幕（可能是因为我把独立显卡与集成显卡都用线连接到了显示器）。把使用独立显卡的那块显示屏关闭。  
使用apt-get update、apt-get upgrade等更新系统。  
安装Bumblebee（我直接安装NVIDIA显卡驱动时无法调成集成显卡显示），参考Bumblebee的wiki。

sudo add-apt-repository ppa:bumblebee/stable  
sudo apt-get update  
sudo apt-get install bumblebee bumblebee-nvidia primus linux-headers-generic  
  
再安装NVIDIA驱动。（非常重要）  
NVIDIAＸServer Settings中的PRIME profiles应该显示使用的是集成显卡。  
配置grub文件。  
sudo gedit /etc/default/grub  
在文件中的GRUB\_CMDLINE\_LINUX\_DEFAULT参数内添加”intel\_iommu=on”。  
使用sudo update-grub更新grub。  
重启电脑。  
使用dmesg | grep IOMMU检查VT-d是否工作。若没有相应输出，需要重新检查之前的步骤。

3.VIFO配置  
使用lspci -nn | grep VGA找到待分配的显卡设备编号。  
0000:04:00.0VGA compatible controller \[0300\]: NVIDIA Corporation GM204GL \[Quadro M4000\] \[10de:13f1\] (rev a1)  
0000:04:00.1Audio device \[0403\]: NVIDIA Corporation GM204 High Definition Audio Controller \[10de:0fbb\] (rev a1)  
接着在终端输入：

sudo modprobe vfio  
sudo modprobe vfio-pci  
sudo su  
cd /sys/bus/pci/devices/0000:04:00.0/  
echo 0000:04:00.0 > /sys/bus/pci/devices/0000:04:00.0/driver/unbind  
echo 10de 13f1 > /sys/bus/pci/drivers/vfio-pci/new\_id  
cd /sys/bus/pci/devices/0000:04:00.1/  
echo 0000:04:00.1 > /sys/bus/pci/devices/0000:04:00.1/driver/unbind  
echo 10de 0fbb > /sys/bus/pci/drivers/vfio-pci/new\_id  
  
（注：要确定这两个设备在同一个iommu group，而且同一个group下没有别的硬件。一般是不会有的。可以cd进文件夹然后用readlink iommu\_group和ll iommu\_group/devices来确定）

4.虚拟机显卡分配  
安装KVM：

sudo apt-get install qemu-kvm qemu virt-manager virt-viewer libvirt-bin python-libvirt bridge-utils  
1  
用KVM新建一\`这里写代码片\`个新的虚拟机，安装好系统。  
将虚拟机关闭，打开KVM虚拟机的信息，添加新的设备。将PCI编号为0000:04:00.0和 0000:04:00.1的设备添加进去，即完成了显卡直通。  
1  
2  
5.仍然存在的问题  
显卡直通这样就可以算成功了。  
目前存在的问题是：我在虚拟机里面把显卡的NVIDIA驱动安装好之后，重启虚拟机，就会卡在输入ubuntu账户密码的界面。这确实是一个熟悉的场景，是因为连接的虚拟集成显卡被禁用了，得使用独立显卡。但是虚拟机又没有BIOS，此处的配置还有待于研究（TBC）。

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