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Proxmox VE GPU 直通：讓 VM 摸到真正的顯卡

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虛擬機預設只能用模擬的顯卡，畫面像在看 PowerPoint 投影片。GPU 直通（Passthrough）就是把實體顯卡整張遞進 VM 裡，讓它直接跟硬體對話，效能接近裸機。想在 VM 裡打遊戲、跑 Stable Diffusion、或者讓 Jellyfin 硬解 4K——都靠這招。

前提條件：硬體有沒有這個天賦

不是所有硬體都能玩直通，先確認這張入場券：

  • CPU：Intel 要支援 VT-d，AMD 要支援 AMD-Vi（選購建議看硬體選購指南）
  • 主機板 BIOS：IOMMU / VT-d 選項要打開（有些主機板預設關閉，藏在 Advanced 裡面）
  • IOMMU Group：目標 GPU 最好自己獨佔一個 Group，不要跟一堆裝置擠在一起

買主機板之前先查 IOMMU Group 的分組狀況，不然買回來發現 GPU 跟 USB 控制器綁死，會想退貨。

第一步：啟用 IOMMU

改 GRUB 參數，告訴核心「我要用 IOMMU」：

# Intel CPU
sed -i 's/GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet"/GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet intel_iommu=on iommu=pt"/' /etc/default/grub
update-grub
 
# AMD CPU
sed -i 's/GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet"/GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet amd_iommu=on iommu=pt"/' /etc/default/grub
update-grub
 
# 重開機
reboot

重開後驗證：

dmesg | grep -e DMAR -e IOMMU
# 看到 "IOMMU enabled" 就對了

第二步：設定 VFIO 驅動

VFIO 是 Linux 的裝置直通框架。我們要做兩件事：載入 VFIO 模組、阻止主機搶走 GPU。

# 載入必要模組
cat >> /etc/modules << 'EOF'
vfio
vfio_iommu_type1
vfio_pci
vfio_virqfd
EOF
 
# 擋掉主機的 GPU 驅動（NVIDIA 為例）
echo "blacklist nouveau" >> /etc/modprobe.d/blacklist.conf
echo "blacklist nvidia" >> /etc/modprobe.d/blacklist.conf
 
# 查 GPU 的裝置 ID
lspci -nn | grep -i nvidia
# 輸出類似：01:00.0 VGA [10de:2684]
#           01:00.1 Audio [10de:22ba]
 
# 把 GPU 和它的音訊裝置都綁給 VFIO
echo "options vfio-pci ids=10de:2684,10de:22ba" >> /etc/modprobe.d/vfio.conf
 
# 更新 initramfs 並重開機
update-initramfs -u -k all
reboot

GPU 通常自帶一個 Audio 裝置（HDMI 音訊），記得一起直通，不然 VM 裡會出怪事。就像養貓不能只帶貓不帶貓砂盆。

第三步：檢查 IOMMU Group

確認 GPU 的分組狀況：

for d in /sys/kernel/iommu_groups/*/devices/*; do
    n=${d#*/iommu_groups/*}; n=${n%%/*}
    printf 'IOMMU Group %s ' "$n"
    lspci -nns "${d##*/}"
done

理想狀態：GPU（VGA + Audio）自己一個 Group。如果跟其他裝置擠在一起，要嘛全部一起直通，要嘛換主機板，要嘛用 ACS Override Patch（有安全風險）。

第四步：VM 設定

建立 VM 的時候選好這些：

設定 值
BIOS OVMF (UEFI)
Machine q35
CPU Type host（更多 VM 設定技巧見 VM 管理）
PCI Device 你的 GPU
All Functions 勾選
ROM-Bar 勾選
PCI-Express 勾選

或者直接改設定檔 /etc/pve/qemu-server/<vmid>.conf：

machine: q35
bios: ovmf
cpu: host,hidden=1,flags=+pcid
hostpci0: 0000:01:00,pcie=1,rombar=1,x-vga=1

NVIDIA Code 43 問題

NVIDIA 早期驅動會偵測「我是不是在虛擬機裡」，發現了就罷工丟出 Code 43 錯誤。解法是把虛擬化的痕跡藏起來：

cpu: host,hidden=1
args: -cpu 'host,+kvm_pv_unhalt,+kvm_pv_eoi,hv_vendor_id=proxmox,kvm=off'

好消息：NVIDIA 535 版之後的驅動已經不管這個了。如果你的驅動夠新，可以跳過這步。

進階玩法

SR-IOV：一張實體網卡切成多張虛擬的，各自獨立分配給不同 VM。企業級網卡（Intel X710）和高階 GPU（NVIDIA A100）才有。

vGPU：把一張 GPU 切成好幾份，每個 VM 分到一小塊。需要 NVIDIA 商業授權，口袋夠深再考慮。

Resource Mappings（PVE 8.0+）：在叢集裡給裝置取一個統一名稱，VM 遷移到不同節點時自動對應。不用再每台機器硬編 PCI 位址。

常見問題速查

症狀 通常原因
IOMMU 沒啟用 BIOS 沒開 VT-d / GRUB 參數沒改
Code 43 需隱藏虛擬化或更新驅動
VM 開機黑螢幕 檢查 x-vga=1、rombar、ROM 檔
IOMMU Group 太大 主機板 ACS 支援不佳，換板或 ACS override
沒聲音 忘了直通 GPU 的 Audio function
VM 記憶體不足 GPU 直通建議固定記憶體、關掉 Ballooning

GPU 直通的設定步驟不少，但每一步都有明確的原因。搞定之後，一台 PVE 主機可以同時跑伺服器、跑 AI、跑遊戲——一台當三台用，錢花得值。

完整的 IOMMU 與 VFIO 設定細節可參考 Proxmox PCI Passthrough 官方文件，NVIDIA 驅動相容性問題則看 NVIDIA 官方驅動下載頁和 Proxmox VFIO Wiki。

常見問題

Q: Proxmox 顯卡直通一定要 UEFI 嗎？

強烈建議用 UEFI（OVMF）搭配 q35 機型。SeaBIOS 雖然也能直通，但相容性較差，特別是新款 NVIDIA 和 AMD 顯卡在 UEFI 模式下才能正確初始化 ROM。

Q: IOMMU Group 太大怎麼辦？

首選換一張 IOMMU 分組較好的主機板。如果不想換，可以使用 ACS Override Patch 強制拆分 Group，但這會降低 DMA 隔離安全性，Homelab 可以接受，生產環境不建議。

Q: GPU 直通後主機還能用那張顯卡嗎？

不行，直通的 GPU 完全交給 VM 控制，主機端看不到也用不了。如果主機也需要顯示輸出，建議用 CPU 內顯或另插一張便宜的亮機卡給主機用。

Q: VFIO 設定好了但 VM 開機黑螢幕怎麼辦？

檢查三個地方：一是 hostpci 設定要加 x-vga=1 和 rombar=1；二是有些顯卡需要手動指定 ROM 檔案；三是確認 VM 的顯示設定改為 none，避免虛擬顯卡衝突。

下一步

GPU 能用了，接下來把門鎖好——防火牆跟權限管理： 防火牆與權限管理