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

Passthrough Intel GPU to QEMU/KVM VM on Linux host.

本文Ivon紀錄將Linux宿主機的Intel顯示卡，直通給QEMU/KVM虛擬機的過程。

我的這台Linux桌電，Intel CPU有附Intel UHD內顯（iGPU），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Intel UHD內顯性能不怎麼樣，但還是想做有效利用，為此我決定將其直通給虛擬機使用，如下圖：

這樣直通的顯示卡接上螢幕之後，讓虛擬機裡面系統動畫順一點，能利用3D硬體加速播放影片，玩點小遊戲。

順帶一提，如果有Intel Arc獨立顯示卡也是可以進行GPU直通的，它使用的驅動核心模組跟Intel UHD內顯幾乎是一樣的。使用起來就會變這樣：

1. 環境說明
#

如果要讓虛擬機使用宿主機的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：Ubuntu 24.04
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 24.04
Guest OS 2：Windows 11 25H2

2. 安裝虛擬機
#

首先要安裝Libvirt + QEMU/KVM，設定好VFIO
並裝好Windows 11虛擬機。Ubuntu 24.04的安裝過程我不贅述。

3. 啟用IOMMU
#

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。

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="intel_iommu=on"

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##*/}:"sudo update-initramfs -u -k all

sudo update-grub
    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)

4. 啟用VFIO
#

VFIO核心模組負責將PCI-E裝置暴露給虛擬機使用。接下來要將Intel的硬體ID綁給VFIO，然後要防止Linux開機的時候搶走Intel顯示卡的控制權。這有很多種作法，比如將Intel依賴的核心模組加入黑名單(blacklist)禁止載入。或者調整核心模組載入順序，確保VFIO可以搶先Intel需要的核心模組載入。這樣做的好處是如果你有Intel UHD + Intel Arc顯示卡的配置，兩個都需要i915驅動，不會因為將i915這個核心模組黑名單而導致兩張卡都沒畫面。這裡我們是透過vfio-pci綁定特定的硬體，再交給Libvirt控制的，因此不需要將i195核心模組黑名單完全禁止載入。

修改Linux的initramfs設定檔：

sudo vim /etc/initramfs-tools/modules

設定開機儘早載入VFIO，這也可以防止接著Nvidia顯示卡的副螢幕開機時被意外喚醒。最後面ids=將Intel顯示卡綁定給VFIO。

vfio vfio_iommu_type1 vfio_virqfd vfio_pci ids=8086:5912

設定開機載入VFIO核心模組

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

加入以下選項

options vfio-pci ids=8086:5912

設定VFIO先於Intel驅動載入

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

填入以下內容，Intel顯示卡使用的多半是i915這個核心模組，因此設定為在vfio-pci模組之後載入：

softdep i195 pre: vfio-pci

防止KVM錯誤更正導致Windows虛擬機進入BSOD。

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

填入以下內容：

options kvm ignore_msrs=1

更新initramfs和GRUB，重開機

sudo update-initramfs -u -k all

sudo update-grub

5. 設定優先用獨顯開機
#

以我這個ASUS主機板來說，需要特別的設定，讓系統優先以獨顯開機，也防止Linux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。

6. 將Intel顯示卡分配給虛擬機
#

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。

7. 在Ubuntu虛擬機內安裝Intel驅動
#

Linux的Intel顯示卡驅動是含在核心裡面的，透過Mesa提供，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。

8. 在Windows虛擬機內安裝Intel驅動
#

正版的受害者？Winbdows 22H2測試時跳出錯誤。

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。
接著指定應用程式使用Intel顯示卡運算
開啟系統 → 顯示器 → 圖形，選取應用程式exe，指定使用Intel顯示卡運算。
再用工作管理員監控Intel顯示卡有沒有動起來。
順帶一提，遠端存取啟用硬體加速：內網穿透＋RDP的方案無法使用硬體加速。於虛擬機內安裝Looking Glass即可使用硬體加速的遠端桌面。