L'utilisation exclusive du GPU de l'hôte par la VM (GPU passthrough) permet d'obtenir le plus haut niveau de performance exigé par certaines applications s'exécutant sur un système virtualisé comme le rendu 3D ou le machine learning.

Le GPU et les périphériques associés (contrôleurs audio, usb et série) présent sur l' hôte sont dédiés à l'usage exclusif de la VM : le système invité peut alors les piloter directement.

Pour que cela soit possible, le PCI passthrough doit être supporté matériellement :

• Côté processeur : avec les fonctionnalité VT-d pour Intel ou AMD-IOV/AMD-Vi pour AMD ;
• Côté carte mère : le IOMMU¹⁾ intégré au chipset permet aux périphériques qui en sont capables (GPU, contrôleur réseau, contrôleur de stockage) d'accéder directement à la mémoire (Direct Memory Access ou DMA) sans solliciter le CPU. Il assure également un rôle d'isolation des entrées/sorties et des accès à la mémoire pour éviter qu'une machine virtuelle ne fasse une attaque DMA sur le matériel du serveur physique.

C'est dans le BIOS de l’hôte qu'il faudra activer ces options.

Pour vérifier que les options de virtualisation nécessaires sont présentes sur le CPU de l’hôte :

Via la commande lscpu :

lscpu | grep "Virtualisation"

La commande doit retourner :

Virtualisation: VT-x   # Intel
Virtualisation: AMD-V  # AMD

Via le fichier /proc/cpuinfo :

• Pour les processeurs Intel la fonctionnalité de vmx doit être listée ;
• Pour les processeurs AMD la fonctionnalité de virtualisation du processeur est désignée SVM ²⁾.

# La commande doit retourner une valeur supérieure à 0
egrep -c '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo

Le service libvirt doit être actif et l'utilisateur doit appartenir au groupe libvirt :

Déterminer l'ID du GPU et des périphériques associés au même groupe IOMMU.

# Lister les périphérique PCI en affichant leurs IDs (ID Vendor:ID Device) et le groupe IOMMU
lspci -nn -vmm

Dans l'exemple ci-dessous, un extrait du retour de la commande lspci. La carte graphique 10de:2786 et le contrôleur audio 10de:22bc font parti du même groupe IOMMU, ils seront donc paramétrés ensemble en accès direct

...
Slot:   01:00.0
Class:  VGA compatible controller [0300]
Vendor: NVIDIA Corporation [10de]
Device: AD104 [GeForce RTX 4070] [2786]
SVendor:        Gigabyte Technology Co., Ltd [1458]
SDevice:        Device [40ed]
Rev:    a1
ProgIf: 00
IOMMUGroup:     13  

Slot:   01:00.1
Class:  Audio device [0403]
Vendor: NVIDIA Corporation [10de]
Device: AD104 High Definition Audio Controller [22bc]
SVendor:        Gigabyte Technology Co., Ltd [1458]
SDevice:        Device [40ed]
Rev:    a1
ProgIf: 00
IOMMUGroup:     13 
...

Les identifiants correctement déterminés, on peut à présent interdire à l’hôte d'utiliser directement le matériel et le lier au pilote VFIO

Affiche les pilotes utilisés par l’hôte avant modification :

lspci -kd 10de:2786
01:00.0 VGA compatible controller: NVIDIA Corporation AD104 [GeForce RTX 4070] (rev a1)
        Subsystem: Gigabyte Technology Co., Ltd Device 40ed
        Kernel driver in use: nvidia
        Kernel modules: nvidiafb, nouveau, nvidia_drm, nvidia

Mise à jour de grub:

Mettre à jour la valeur

# Mettre à jour la variable sans écraser le contenu existant

update-grub
systemctl reboot

• https://infotechys.com/gpu-passthrough-on-kvm/
• https://github.com/HarbourHeading/KVM-GPU-Passthrough?tab=readme-ov-file
• https://www.informatiweb.net/tutoriels/informatique/bios/activer-iommu-ou-vt-d-dans-le-bios.html
• https://itsfoss.gitlab.io/blog/how-to-enable-iommu-vt-d-from-the-bios-uefi-firmware-of-your-motherboard/
• https://en.wikipedia.org/wiki/Input%E2%80%93output_memory_management_unit