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{{tag>sysadmin virtualisation vm kvm gpu passthrough}}


:TODO_DOCUPDATE:


====== KVM : Activer le GPU passthrough ======

L'usage direct 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 ayant besoin d'exploiter au maximum les capacités du GPU comme le rendu 3D ou le machine learning.

Le GPU et les contrôleurs intégrés à la carte graphique de l'hôte (contrôleur audio, parfois usb et série)  seront dédiés à l'usage exclusif de la VM : le système invité les pilote directement.

<note>
Dans ce mode de fonctionnement, l'affichage sur l’hôte sera alors assuré par une autre carte vidéo : le plus souvent la carte intégrée à la carte mère.  
</note>


===== Environnement =====

  * Ubuntu 25.10 (questing)
  * Linux 6.17.0-8-generic
  * libvirtd (libvirt) 11.6.0
  * AMD AMD Ryzen 7 7800X3D ; 32 GO RAM ; carte-mère Asus TUF GAMING X670E-PLUS WIFI



===== Prérequis =====

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 **IOMMU**((**I**nput-**O**utput **M**emory **M**anagement **U**nit)) intégré au chipset permet aux périphériques qui en sont capables (GPU, contrôleur réseau, contrôleur de stockage) d'accéder directement à la mémoire (**D**irect **M**emory **A**ccess 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** :

<code bash>
lscpu | grep "Virtualisation"
</code>

La commande doit retourner :

<file>
Virtualisation: VT-x   # Intel
Virtualisation: AMD-V  # AMD
</file>

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** ((**S**ecure **V**irtual **M**achine)). 

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

Vérifier que l'IOMMU est détecté :

<code bash>
journalctl -b 0 --grep "IOMMU"
</code>

===== Configuration de l’hôte =====

==== Rechercher l'ID matériel et le groupe IOMMU ====

<note>
Afin qu'il puisse être correctement assigné à la VM, le périphérique et tous ceux qui partagent le même groupe IOMMU doivent avoir leur pilote remplacé par le pilote VFIO afin qu'il ne soient pas utilisés par l’hôte.
</note>

On cherche d'abord à déterminer l'ID du GPU et des périphériques associés au même groupe IOMMU.

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

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 ensembles.

<file txt [highlight_lines_extra="4,5,10,14,15,20"]>
...
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 
...
</file>


Les identifiants des périphériques correctement déterminés, on peut à présent modifier la configuration de l’hôte afin de forcer le chargement des pilotes VFIO en leiu et place des pilotes initiaux. 

Affiche les pilotes utilisés par l’hôte avant modification :

<code bash [highlight_lines_extra="4"]>
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
</code>

Ici on peut voir qu'on utilise le pilote propriétaire nvidia.

==== Mise à jour du bootloader ====

On met à jour grub via le fichier ''/etc/default/grub''. on inclus les paramètres ci-dessous en fonction de l'architecture dans la variable ''GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT'' sans écraser les valeurs pré-existantes. 


<file>
# Mettre à jour la variable sans écraser le contenu existant
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="intel_iommu=on iommu=pt vfio-pci.ids=10de:2786,10de:22bc"  # Intel

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="amd_iommu=on iommu=pt vfio-pci.ids=10de:2786,10de:22bc"    # AMD
</file>

<note>
Bien renseigner les valeurs des IDs retournés par la commande lspci.
</note>

<code bash>
update-grub
</code>

==== Mise à jour de modprobe ====

Modifier la configuration de modprobe en éditant le fichier ''/etc/modprobe.d/vfio.conf'', insérer le contenu suivant :

<file>
options vfio-pci ids=10de:2786,10de:22bc
</file>

Empêcher le chargement des pilotes nvidia en créant le fichier ''/etc/modprobe.d/disable‑nvidia.conf'' avec le contenu suivant

<file>
blacklist nouveau
blacklist nvidia
blacklist nvidia_drm
</file>

Redémarrer le système
<code bash>
systemctl reboot
</code>

<note>
Si après redémarrage, l'affichage reste noir sur l' écran du système hôte c'est bon signe : il faut penser à connecter l'écran sur la sortie vidéo de la carte intégrée car la carte vidéo dédiée n'est plus directement utilisée par l’hôte.
</note>


Après redémarrage vérifier les pilotes chargés pour le GPU sur le système hôte
<code bash>
lspci -kd 10de:2786
</code>

On doit obtenir un retour de la forme :
<file conf [highlight_lines_extra="3"] >
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: vfio-pci
        Kernel modules: nvidiafb, nouveau, nvidia_drm, nvidia
</file>

<note>
Si après redémarrage les pilotes vfio ne sont pas utilisés, confère section [[sysadmin:linux:virtualisation:kvm:configurer-gpu-passthrough#gpu_hote_non_isole|dépannage : GPU  hôte non isolé]].
</note>

===== Configuration de la VM =====

:TODO_DOCUPDATE:

===== Dépannage =====

==== GPU hôte non isolé ====


Dans un premier temps, on essaie de modifier la configuration de modprobe en tentant de charger le pilote vfio au moment où udev charge les pilotes du GPU. C'est la méthode recommandée car ainsi on n’agrandit pas initramfs en y ajoutant des pilotes.

Dans le fichier ''/etc/modprobe.d/vfio.conf'' ajouter la directive selon le pilote utilisé :

<file>
softdep drm pre: vfio-pci
</file>

Pour les pilotes propriétaires nvidia :
<file>
softdep nvidia pre: vfio-pci
</file>

Pour exemple le fichier après modification :

<file>
softdep nvidia pre: vfio-pci
options vfio-pci ids=10de:2786,10de:22bc
</file>

Si après redémarrage les pilotes vfio ne sont toujours pas chargés pour le GPU, il faudra modifier initramfs.

=== Modification du initramfs via dracut ===

Ubuntu utilise dracut pour générer/modifier le fichier initramfs. Créer le fichier de configuration ''/etc/dracut.conf.d/10-vfio.conf'' avec le contenu suivant :

<file>
force_drivers+=" vfio_pci vfio vfio_iommu_type1 "
</file>

Mettre à jour initramfs :

<code bash>
update-initramfs -u
systemctl reboot
</code>

<note>
C'est cette modification qui a fonctionné pour mon système hôte.
</note>

===== Références =====

  * 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
  * https://wiki.archlinux.org/title/PCI_passthrough_via_OVMF#Isolating_the_GPU
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