Ubuntu QEMU/KVM + Virt-Manager GPU Passthrough 設定步驟

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Ubuntu QEMU/KVM + Virt-Manager GPU Passthrough 設定步驟

系統概要

Host OS: Ubuntu 24.04
Guest OS: Ubuntu 20.04
CPU(Intel)：必須支援Virtualization for Directed I/O (VT-d, IOMMU)、Virtualization Technology (VT-x)
GPU: 必須準備兩個GPU，1個iGPU或BMC VGA給Host，1個dGPU給Guest

步驟

參考^[1]

事前確認
- 確認CPU支援Virtualization Technology，如果輸出包含vmx，則表示有支援：
```
cat /proc/cpuinfo | grep --color vmx
```
- 確認BIOS中已啟用VT-d及VT-x，通常在Advanced選單下：
  - 「Virtualization Technology」設為啟用
  - 「VGA Priority」設定為onboard或iGPU

啟用IOMMU

編輯GRUB設定檔：
```
sudo nano /etc/default/grub
```
找到GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT，並加入intel_iommu=on kvm.ignore_msrs=1參數：
```
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash intel_iommu=on kvm.ignore_msrs=1"
```
更新GRUB設定並重啟系統：
```
sudo update-grub
sudo reboot
```

重啟後，確認IOMMU已啟用：

sudo dmesg | grep -e IOMMU -e DMAR

如果看到類似以下的訊息，表示IOMMU已成功啟用

[    0.000000] Intel-IOMMU: enabled
[    0.123456] pci 0000:01:00.0: Adding to iommu group 1
[    0.234567] pci 0000:01:00.1: Adding to iommu group 2
[    0.345678] DMAR: Intel(R) Virtualization Technology for Directed I/O

確認GPU PCI裝置ID及位址，並檢查driver

使用lspci命令列出所有PCI裝置，找到GPU相關資訊：

lspci -nn | grep -i nvidia

記下要直通的GPU的裝置ID(例如10de:xxxx、10de:yyyy)以及PCI位址(例如nn:00.0和nn:00.1)，並確認vfio-pci驅動程式是否已接管該裝置：

nn:00.0 VGA compatible controller [0300]: NVIDIA Corporation AD104GL [RTX 4500 Ada Generation] [10de:xxxx] (rev a1)
    Subsystem: NVIDIA Corporation AD104GL [RTX 4500 Ada Generation] [10de:zzzz]
    Kernel driver in use: vfio-pci
    Kernel modules: nvidiafb, nouveau
nn:00.1 Audio device [0403]: NVIDIA Corporation Device [10de:yyyy] (rev a1)
    Subsystem: NVIDIA Corporation Device [10de:zzzz]
    Kernel driver in use: vfio-pci
    Kernel modules: snd_hda_intel

Warning

如果看到Kernel driver in use:後方為nvidia或nouveau，表示GPU仍被NVIDIA驅動程式佔用，需先將其卸載：

sudo nvidia-settings --uninstall
sudo apt-get remove --purge nvidia*
sudo apt-get remove --purge xserver-xorg-video-nouveau
sudo apt-get remove --purge xserver-xorg-video-nv
sudo apt-get install nvidia-common
sudo apt-get install xserver-xorg-video-nouveau
sudo apt-get install xserver-xorg-video-all
sudo apt-get install --reinstall libgl1-mesa-glx libgl1-mesa-dri
sudo apt-get install --reinstall xserver-xorg-core
sudo dpkg-reconfigure xserver-xorg

設定VFIO
- 編輯模組設定檔：
  新增vfio設定檔：
```
sudo nano /etc/modprobe.d/vfio.conf
```
  加入以下內容，將xxxx和yyyy替換為你的GPU裝置ID：
```
options vfio-pci ids=10de:xxxx,10de:yyyy disable_vga=1
```
- 將NVIDIA驅動模組加入host黑名單：
  新增黑名單設定檔：
```
sudo nano /etc/modprobe.d/blacklist-nvidia.conf
```
  加入以下內容：
```
blacklist nouveau
blacklist nvidia
blacklist nvidia_drm
blacklist nvidia_modeset
```
- 更新initramfs並重啟系統：
```
sudo update-initramfs -u
sudo reboot
```
- 重啟後，確認GPU已被VFIO驅動接管(nn:00.0請填入你的PCI裝置位址)：
```
lspci -k -s nn:00.0
lspci -k -s nn:00.1
```
  應該會看到Kernel driver in use: vfio-pci。
將GPU直通至VM
- 開啟Virt-Manager，選擇你的VM，點擊「Open」。
- 點擊「Show virtual hardware details」。
- 點擊左下角的「Add Hardware」，選擇「PCI Host Device」。
- 從列表中選擇你的GPU裝置，然後點擊「Finish」。
  - 01:00.0 VGA controller
  - 01:00.1 Audio device
- 在「Boot Options」中，開啟：
  - Start VM automatically on boot
  - UEFI Firmware
啟動VM並安裝NVIDIA驅動程式
- 在VM中，更新系統並安裝NVIDIA驅動程式：
```
sudo apt update
sudo ubuntu-drivers install
sudo reboot
```
- 重啟後，確認NVIDIA驅動程式已正確安裝：
```
nvidia-smi
```
  如果看到GPU資訊，表示驅動程式已成功安裝並運作。

參考資料

thebunnyrules, stevens, jw_, TACHMALEX, and Nepomucen, “Ubuntu 22.04 GPU passthrough (QEMU),” Ask Ubuntu. [Online]. Available: https://askubuntu.com/questions/1406888/ubuntu-22-04-gpu-passthrough-qemu. [Accessed: 24-Oct-2025]. ↩︎