ubuntu 24.04 qemu 虚拟机 inter 和 nvidia 显卡直通，linux 下游戏3D加速全图详解，一学就会！

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ubuntu 24.04 安装 qemu ，并实现 Intel 核显和 Nvidia 显卡直通，让 Linux 可以也可以玩大型游戏，性能不输 Windows ——Linux 下游戏3D加速全图详解，一看就会！

众所周知，linux 下玩游戏绝对是硬伤，即便有 wine 这样的 windows 工具，可以运行 windows 程序，但是也只有部分游戏可以运行，大多数需要显卡支持的 3D 游戏很难运行。即使能运行，效果也很不理想。

一种解决思路是通过安装 Virtual Box 或 Vmware 虚拟机软件来模拟 Windows 环境，从而运行游戏。但是有个缺点，游戏比较吃显卡，Virtual Box 显存只有64M，根本无法运行3D类游戏，会提示各种运行库错误，即使安装上也不能正常运行，基本上是不能用。Vmware 的显卡加速效果比 Virtual Box 好，能够正常启动游戏，一般对显卡要求不高的游戏，Vmware 是可以流畅玩游戏的。笔者上学之前玩《仙剑奇侠传五》就是在 Vmware 虚拟机里玩的，一点都不卡，3D效果也很好。不过如果是要运行最新的游戏，虚拟机就不行了。

所以要让 linux 可以正常玩游戏，就必须直通显卡给虚拟机，让虚拟机中使用真实的物理显卡，而不是虚拟加速卡，这样就能在 linux 下玩各种游戏了。

本教程在 TinkPad E470C 测试通过。这款电脑，显卡属于 MUXless 架构，独显没有单独的显示输出，都是需要经过核显输出，因此有些小问题，具体见文尾。

硬件直通(Passthrough) VT-d 、DirectPath I/O，通过 DirectPath I/O，虚拟机可以使用 I/O 内存管理单元访问平台上的物理 PCI 功能，虚拟机会以直通独占的方式使用硬件，宿主机将不能再使用此硬件。

1. 检查 cpu 是否支持 VT-d（Intel）或 AMD-Vi（AMD），近年来的 cpu 如 intel i3 和 i5 都支持，10 代以上驱动有变化

在电脑 BIOS 中，开启虚拟化 VT-x、VT-d 的支持。可以到 Intel 的官方网站：https://www.intel.cn/ 输入cpu型号查询。

查看cpu信息，检查是否支持虚拟化：

egrep -c '(svm|vm)' /proc/cpuinfo

如果显示0，则不支持虚拟化。

查看显卡的架构：

lspci|egrep '(VGA|NVIDIA)'

查看有关Intel 和 NVIDIA 显卡的相关信息：

  • 如果独显设备名以 3D Controller 开头，那你的就是MUXless架构（核显直连显示器），独显通过核显输出。
  • 如果独显设备名以 VGA Controller 开头，并且有一个 HD Graphics 核显，那你的电脑是第二种 MUXed 架构（核显、独显切换），独显和核显可各自输出。
  • 如果独显设备名以 VGA Controller 开头，并且没有 HD Graphics 核显，那你的电脑是第三种屏蔽核显的架构，单独核显输出。

我的显卡是以 3D Controller开头的，所以属于MUXless架构，先把核显直通了，再直通NVIDIA。

在这里插入图片描述

2.启用 IOMMU 组，配置 Intel GVT-g 虚拟核显

打开/etc/default/grub，在找到GRUB_CMDLINE_LINUX=“”，添加内核启动参数：

GRUB_CMDLINE_LINUX=“intel_iommu=on”

AMD 开启参数为“ amd_iommu=on”

更新grub：

sudo update-grub

重启电脑。

检查内核是否启用了iommu：

sudo dmesg|grep -i iommu

在这里插入图片描述

如果看到 “pci XXXXX:XXX:XX.XX: Adding to iommu grep 1 ”这种字样，那么iommu 就启用成功了。没有看到的话，检查 BIOS 是否开启了虚拟化和 IOMMU，部分主板会在BIOS中设置这样的选项，有的话就开启，没有的话检查grub命令行是否拼写有错。

注意：显卡所在的 group 组可能还有其他设备，比如台式机 NVIDIA 显卡会有一个声音设备，在做显卡直通时，需要将group组内的所有设备都直通，不能单独直通其中的某一个设备。当然，也有可能将其中的显卡设备单独直通，这需要给内核打补丁，比较复杂，在此不做深入讨论，有兴趣的可以研究讨论。

在 qemu 中安装好 win 10 虚拟机，确保虚拟机能正常运行，安装教程见下：

qemu 安装 win 10 教程

安装好 win 10 系统后，关闭虚拟机，接下来开始显卡直通。

3.启用 GVT-g，添加内核所需的模块。

编辑grub，添加内核启动参数：

GRUB_CMDLINE_LINUX="i915.enable_gvt=1 kvm.ignore_msrs=1 intel_iommu=on"

添加vfio虚拟化模块：

sudo nano /etc/modules

添加以下内容，每个一行：

kvmgt
vfio
vfio_iommu_type1
vfio_pci
vfio_virqfd

更新grub：

sudo update-grub

重启电脑。

4.创建 Intel 虚拟显卡

查找核显的 PCIe 总线编号：

lspci | grep "HD Graphics"

输出如下：

在这里插入图片描述

"00:02.0"就是核显的总线位置，记住它，一会需要用到。

首先生成UUID：

uuidgen

会生成一串16进制的数字，复制它，类似这样的“12e482d1-3b98-457f-8f2b-6eb52370e0e0”。

创建虚拟显卡：

sudo su

echo "12e482d1-3b98-457f-8f2b-6eb52370e0e0" > "/sys/devices/pci0000:00/0000:00:02.0/mdev_supported_types/i915-GVTg_V5_4/create"

其中核显的 PCIe 编号，根据实际编号替换，UUID 同样根据生成的编号替换，不确定路径是否正确的话，可以打开/sys/devices目录，对应目录下查找是否存在相应的目录或文件。第一次配置虚拟机的时候，一定！！！先运行这个代码，不然后面虚拟机配置的时候会找不到虚拟显卡。

可以将此添加开机启动脚本，也可以将此代码写入 qemu 钩子脚本，在虚拟机开启的时候注入脚本：

sudo nano /etc/libvirt/hooks/qemu

将下列代码粘贴进去，注意 GVT_PCI、GVT_GUID、MDEV_TYPE、DOMAIN 这些变量换成你自己的，变量一定要用“ ”包起来。

#!/bin/bash
GVT_PCI="0000:00:02.0"
GVT_GUID="12e482d1-3b98-457f-8f2b-6eb52370e0e0"
MDEV_TYPE="i915-GVTg_V5_4"
DOMAIN="win10"
if [ $# -ge 3 ]; then
    if [[ " $DOMAIN " =~ .*\ $1\ .* ]] && [ "$2" = "prepare" ] && [ "$3" = "begin" ]; then
        echo "$GVT_GUID" > "/sys/devices/pci0000:00/$GVT_PCI/mdev_supported_types/$MDEV_TYPE/create"
    elif [[ " $DOMAIN " =~ .*\ $1\ .* ]] && [ "$2" = "release" ] && [ "$3" = "end" ]; then
        echo 1 > "/sys/devices/pci0000:00/$GVT_PCI/$GVT_GUID/remove"
    fi
fi
5.禁用 QXL，启用虚拟机 intel 核显

打开虚拟机管理器，查看虚拟机配置，点击“添加硬件”。此时，应该会看到“MDEV Host Device"中有主机设备：“MDEV_12e482d1_3b98_457f_8f2b_6eb52370e0e0”这样的设备，添加进主机。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

启动虚拟机，打开设备管理器，应该会多出一个 Microsoft 基本显示适配器或者带感叹号的显示适配器，右键它选择自动更新驱动，系统会自动装好 Intel 的核显驱动，开始菜单里会出现 Intel 控制面板。如果无法使用自动更新，提前下好驱动拷贝到虚拟机里手动安装。

安装好驱动后，在任务管理器中能正常显示 Intel 核显后，关闭虚拟机。

禁用QXL：

运行 virsh edit Win10，其中 Win10 是你的虚拟机名，找到如下内容，把 display='off' 改成 display='on',添加 ramfb='on'：

<hostdev mode='subsystem' type='mdev' managed='no' model='vfio-pci' display='on' ramfb='on'>
  <source>
    <address uuid='12e482d1-3b98-457f-8f2b-6eb52370e0e0'/>
  </source>
</hostdev>

找到 <graphics>...</graphics> 和 <video>...</video> ，将中间的所有内容，替换成下列内容：

  <graphics type='spice'>
    <listen type='none'/>
    <image compression='off'/>
    <gl enable='yes'/>
  </graphics>
  <video>
    <model type='none'/>
  </video>

同时在 </domain> 之前添加如下内容：

<qemu:commandline>
    <qemu:arg value='-set'/>
    <qemu:arg value='device.hostdev0.driver=vfio-pci-nohotplug'/>
    <qemu:arg value='-set'/>
    <qemu:arg value='device.hostdev0.x-igd-opregion=on'/>
    <qemu:arg value='-set'/>
    <qemu:arg value='device.hostdev0.xres=1366'/>
    <qemu:arg value='-set'/>
    <qemu:arg value='device.hostdev0.yres=768'/>
    <qemu:arg value='-set'/>
    <qemu:arg value='device.hostdev0.romfile=/usr/share/seabios/vbios_gvt_uefi.rom'/>
</qemu:commandline>

qemu 7.0 以上的版本，要使用<qemu:override> 进行配置：

 <qemu:override>
    <qemu:device alias='hostdev0'>
      <qemu:frontend>
        <qemu:property name='x-igd-opregion' type='bool' value='true'/>
        <qemu:property name='driver' type='string' value='vfio-pci-nohotplug'/>
        <qemu:property name='xres' type='unsigned' value='1366'/>
        <qemu:property name='yres' type='unsigned' value='768'/>
        <qemu:property name='romfile' type='string' value='/usr/share/seabios/vbios_gvt_uefi.rom'/>
      </qemu:frontend>
    </qemu:device>
 </qemu:override>

其中 vbios_gvt_uefi.rom 从 http://120.25.59.132:3000/vbios_gvt_uefi.rom 下载。

把整个文件第一行的<domain type='kvm'> 改成<domain type='kvm' xmlns:qemu='http://libvirt.org/schemas/domain/qemu/1.0'>。

重新启动虚拟机，应该有正常的图像显示，此时虚拟机使用的是 GVT-g 物理虚拟显卡。

6.直通 NVIDIA 显卡

首先在 Windows 系统中使用 GPU-Z 工具导出显卡 BIOS，一般笔记本电脑导出会出错，那就不要管。使用提取官网 BIOS 更新包里的显卡 BIOS。注意，这是显卡的 BIOS，不是电脑的 BIOS。

（1）打开 win10 虚拟机，进入设备管理器，找到你的显卡，查看它的硬件 ID，类似 PCI\VEN_10DE&DEV_134F&SUBSYS_505C17AA&REV_A2，记录下来备用。

（2）到联想官网，找到对应型号电脑的 BIOS 更新程序，比如 ThinkPad E470C：

在这里插入图片描述

（3）选择 BIOS 升级程序，一般是exe格式，不要选择光盘版，比如这里下的是 BIOS-r0duj36w.exe

接着，提取程序里的显卡 BIOS，需要用到几个工具，按照下列代码所示操作：

# 下载 VBiosFinder
git clone https://github.com/coderobe/VBiosFinder.git
mv BIOS-r0duj36w.exe VBiosFinder/
# 安装依赖
sudo apt install ruby ruby-bundler innoextract p7zip upx-ucl
# 安装 rom-parser
git clone https://github.com/awilliam/rom-parser.git
cd rom-parser
make
mv rom-parser ../VBiosFinder/3rdparty
cd ..
# 安装 UEFIExtract
git clone https://github.com/LongSoft/UEFITool.git
cd UEFITool
./unixbuild.sh
mv UEFIExtract/UEFIExtract ../VBiosFinder/3rdparty
cd ..
# 开始提取显卡 BIOS
cd VBiosFinder
bundle update --bundler
bundle install --path=vendor/bundle
./vbiosfinder extract BIOS-r0duj36w.exe
ls output
# output 文件夹内有几个命名类似如下的文件：
# - vbios_10de_134f_1.rom
# - vbi