Linux系統Intel內顯直通給QEMU/KVM虛擬機的方法，不採用GVT-g

Passthrough Intel integrated graphics to QEMU/KVM VM on Linux host.

本文Ivon紀錄將Linux Host的Intel內顯，直通給QEMU/KVM虛擬機的過程。

動機：這臺Linux桌電，Intel CPU有附內顯（integrated graphics, iGPU, 內顯，核顯），然而桌電常常是插在Nvidia獨顯上，這時內顯就晾在那邊沒事幹。雖說性能不怎麼樣，但還是想做有效利用，為此我決定將其直通給虛擬機使用，讓Windows系統動畫順一點，能利用3D硬體加速播放影片，玩點小遊戲。

1. 環境說明
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如果要直通GPU，搜尋資料常常會提及使用 Intel GVT-g的虛擬GPU技術，不過我們有更簡單的作法：像直通Nvidia獨顯那樣隔離PCI再直通就好了。

硬體：

Host OS：Arch Linux
核心版本：6.4.1
QEMU版本：8.0.2
主機板：ASUS K31CD-K
CPU：Intel i5-7400
GPU：Intel UHD 630 ← 要直通的GPU
GPU：Nvidia GTX1050Ti ← 顯示Linux和虛擬機視窗的GPU

接著是要直通的虛擬機系統，為什麼還要直通給另一個Linux？Intel的Linux驅動是開源的，直通後成功機率較大…

Guest OS 1：Ubuntu 22.04
Guest OS 2：Windows 11 22H2

2. 安裝虛擬機
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首先要安裝QEMU/KVM，設定好VFIO
並裝好 Windows 11虛擬機。Ubuntu 22.04的安裝過程跟Windows 11類似我不贅述。

3. 隔離Intel GPU
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3.1. 啟用IOMMU
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編輯GRUB設定檔

sudo vim /etc/default/grub

在GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT這行後面加入核心參數，啟用Intel CPU的iommu。(AMD CPU為amd_iommu)

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="intel_iommu=on iommu=pt video=efifb:off"

重新產生設定檔，重開機

sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg
sudo reboot

終端機貼上以下指令稿查找顯示卡的IOMMU群組：

#!/bin/bash
shopt -s nullglob
for g in /sys/kernel/iommu_groups/*; do
    echo "IOMMU Group ${g##*/}:"
    for d in $g/devices/*; do
        echo -e "\t$(lspci -nns ${d##*/})"
    done;
done;

應會看到Intel顯示卡的分組，後面的四位數組合8086:5912就是硬體ID了。

IOMMU Group 0:
        00:02.0 Display controller [0380]: Intel Corporation HD Graphics 630 [8086:5912] (rev 04)

3.2. 將Intel顯示卡綁定vfio-pci，禁止Intel驅動載入
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編輯GRUB

sudo vim /etc/default/grub

將GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT增加為以下內容，vfio-pci.ids後面接的是要綁定的顯示卡硬體ID，以逗號分隔。

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="intel_iommu=on iommu=pt video=efifb:off vfio-pci.ids=8086:5912"

接著用initramfs載入核心模組，修改initramfs內容：

sudo vim /etc/mkinitcpio.conf

將Modules()修改成如下，設定開機載入vfio核心模組。

MODULES=(vfio_pci vfio vfio_iommu_type1)

接著新增禁止載入的核心模組列表

sudo vim /etc/modprobe.d/blacklist.conf

填入以下內容，禁止Intel顯示卡的核心模組i915載入，snd_hda-*則是連Intel音效卡也禁止載入（選擇性）。

blacklist i915
blacklist snd_hda_intel
blacklist snd_hda_codec_hdmi

刪除Xorg的設定檔

sudo rm /etc/X11/xorg.conf

一切就緒後，重新生成initramfs。

sudo mkinitcpio -p linux

再重新產生GRUB設定檔

sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

3.3. 設定優先用獨顯開機
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這個ASUS主機板需要特別的設定，讓系統優先以獨顯開機，也防止X伺服器佔用i1915核心模組。

重開機進入BIOS，到Advanced → System Agent （SA）Configuration，設定以PCI獨顯優先開機，並勾選Enable iGPU Multi-Monitor。

3.4. 將Intel顯示卡分配給虛擬機
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開啟Virt Manager，對虛擬機按二下。
點選編輯硬體，新增硬體 → PCI裝置，將Intel UHD 630顯示卡分配給虛擬機。

4. 在Ubuntu 22.04虛擬機內安裝Intel驅動
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Linux的Intel顯示卡驅動是含在核心裡面的，不用裝。

用指令sudo losmod | grep i915確認i915核心模組有載入

接著，不論Intel顯示卡主機上的HDMI孔有無接實體螢幕，系統都能使用Intel顯示卡運算了。

安裝intel-gpu-tools，再執行sudo intel_gpu_top可監控Intel顯示卡有沒有真的跑起來。

有鑑於此，您還可以直通GPU給 Android-x86虛擬機加速。

5. 在Windows 11虛擬機內安裝Intel驅動
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5.1. 正版的受害者
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理論上直通Intel顯示卡之後，Windows更新應該就會自動安裝Intel UHD 630驅動。然而有時裝好後裝置管理員顯示驚嘆號，出現代碼43錯誤 (Code 43)，似乎是bug。UNRAID論壇和CSDN也有人也發現此問題。

經過搜尋之後，發現這可能是複合性問題，要讓Intel UHD 630驅動正常運作，必須裝30.*版本的驅動，且QEMU機器類型必須是i440fx

由於我已經有Windows虛擬機了，之前測試過Nvidia顯示卡直通沒問題，Intel卻有bug。故在該問題解決之前，我只能保持原本的虛擬機不變，另外創一個空的Windows的虛擬機，讀取舊的虛擬機的硬碟開機。這樣做的話Windows的PIN會噴掉，需要重設。

開啟Virt Manager，點選左上角新增機器，跳過新增儲存。作業系統選擇Microsoft Windows NT Server 3.1，機器類型選擇i440fx，點選開機前自訂配置。
在機器的頁面選取i440fx，韌體選UEFI (OVMF_CODE.secboot)
點選左下角新增硬體，選儲存，選取現有虛擬機的硬碟
別忘了新增虛擬TPM 2.0硬體裝置
開機，按照畫面指示重設Windows的PIN。
暫停Windows更新，防止下載新版驅動，或是把虛擬網卡移除，將虛擬機斷網。
開啟裝置管理員，對Intel UHD 630 點右鍵 → 解除安裝裝置 → 裝置(依驅動程式)，右鍵強制移除iigd_dch.inf驅動程式。重開機。
至 Intel官網下載30.0.101.1340驅動，選取zip版的。將其解壓縮。
回到裝置管理員，點選「其他裝置」下的「視訊控制卡」，右鍵 → 更新驅動程式 → 瀏覽電腦上的驅動程式，填入剛剛解壓縮的資料夾，讓Windows自動安裝驅動程式。
重開機一切應該就正常了。