Hyper-V GPU Passthrough : guide essentiel pour les débutants
Dans certains cas, vous devrez peut-être utiliser une carte vidéo (qui contient un GPU), également appelée adaptateur graphique ou adaptateur d’affichage, sur une machine virtuelle. Cependant, l’utilisation d’une carte vidéo émulée dans une machine virtuelle Hyper-V peut ne pas être suffisante pour les tâches utilisant OpenGL, Direct3D, CUDA et d’autres fonctionnalités liées au matériel. Heureusement, il est possible de connecter une carte vidéo physique à une machine virtuelle sur un hôte Hyper-V par l’intermédiaire de la fonctionnalité de transfert GPU Hyper-V.
Qu’est-ce que le transfert GPU ?
Le GPU Passthrough est une fonctionnalité qui vous permet de connecter une carte vidéo physique installée sur un hôte physique à une machine virtuelle sans émulation. Ainsi, la machine virtuelle peut utiliser directement une carte graphique physique.
Par défaut, Les machines virtuelles Hyper-V utilisent une carte graphique émulée, qui repose sur le processeur de l’hôte Hyper-V. Cependant, cette approche permet uniquement aux utilisateurs d’effectuer les tâches les plus basiques, mais n’est pas suffisante pour les tâches qui nécessitent des performances graphiques plus importantes.
REMARQUE : Un GPU peut être intégré au chipset d’une carte mère ou à un processeur, également appelé unité centrale de traitement (CPU) (pour les dernières générations de processeurs Intel et l’architecture associée). Un GPU haute performance est une puce située sur une carte vidéo discrète connectée à une carte mère à l’aide de l’interface PCI Express (PCIe).
Principaux avantages du GPU Passthrough dans Hyper-V
Une carte graphique physique connectée via GPU Passthrough dans une machine virtuelle Hyper-V peut être utilisée par les particuliers, les développeurs, les concepteurs et autres dans des scénarios spécifiques. Les scénarios les plus courants sont les suivants :
- Exécution d’applications utilisant des charges de travail gourmandes en ressources graphiques (conception graphique, modélisation 3D, dessin AutoCAD, ingénierie et calculs, conception et développement de jeux, etc. Utilisation du rendu accéléré par le matériel.
- Exécution de jeux avec des fonctionnalités d’accélération matérielle. Certains jeux peuvent ne pas fonctionner sans carte vidéo physique.
- Exécution d’applications d’apprentissage automatique (ML) et d’intelligence artificielle (IA) à l’aide d’un GPU.
Les avantages du mode de transfert GPU sont les suivants :
- Meilleures performances graphiques avec des VMs accédant directement à une carte graphique pour les applications ou les jeux gourmands en ressources graphiques. La lecture vidéo est plus fluide. Des graphiques accélérés par le matériel et les dernières API sont disponibles.
- Utilisation flexible des ressources matérielles. Utilisation d’un hôte Hyper-V pour plusieurs VMs avec des tâches graphiques intensives inégales dans les cas où l’utilisation de postes de travail dédiés n’est pas optimale.
- Rentabilité. Le GPU passthrough peut permettre de réaliser des économies dans certains scénarios, notamment en termes d’utilisation des ressources matérielles. Cette fonctionnalité peut également être utilisée pour une infrastructure de bureau virtuel (VDI).
- Sécurité. Les avantages en matière de sécurité sont similaires à ceux de la virtualisation en général. Si des vulnérabilités sont exploitées dans les VMs, celles-ci fonctionnent dans un environnement isolé, ce qui offre davantage de possibilités pour atténuer le problème. En cas de problèmes graves, il est possible de restaurer rapidement les VMs à partir d’une sauvegarde.
Conditions à remplir
Pour configurer une machine virtuelle avec GPU passthrough sur un hôte Hyper-V, vous devez remplir certaines conditions matérielles et logicielles. Toutes les cartes vidéo ne peuvent pas être utilisées pour cette fonctionnalité.
Spécifications matérielles pour le GPU passthrough
- Le processeur de l’hôte Hyper-V doit prendre en charge les fonctionnalités de virtualisation Intel-VT ou AMD-V. La fonctionnalité de virtualisation appropriée doit être activée pour votre processeur sur votre hôte Hyper-V dans les paramètres UEFI/BIOS.
- L’unité de gestion de mémoire d’entrée-sortie (IOMMU) doit être prise en charge par le processeur de l’hôte Hyper-V. Cette fonctionnalité est requise pour le passthrough PCI, y compris le passthrough de carte vidéo ou de GPU.
- Une carte vidéo avec un GPU prenant en charge les technologies de virtualisation GPU, telles que NVIDIA GRID ou AMD MxGPU (Multiuser GPU). Ces technologies sont spécifiques à chaque fournisseur. L’utilisation de matériel de classe serveur améliore les taux de réussite. Les anciennes appliances qui utilisent les interruptions PCI (INTx) ne sont pas prises en charge.
- La technologie SR-IOV (Single Root Input/Output Virtualization) doit être prise en charge et activée pour éviter les erreurs.
Conditions à remplir pour Hyper-V Passthrough
- Windows Server 2016 ou version ultérieure de Windows Server (préférée)
- Windows 10 ou Windows 11
- Le rôle Hyper-V (fonctionnalité) doit être activé dans Windows.
- Les derniers pilotes graphiques doivent être installés sur l’hôte Hyper-V et la machine virtuelle invitée utilisant le GPU passthrough.
- Seules les VMs Hyper-V de génération 2 doivent être utilisées pour le GPU passthrough avec DDA.
Limitations et configurations non prises en charge
Notez les configurations qui ne sont pas prend en charge l’utilisation du GPU passthrough :
- Les VMs utilisant Hyper-V Dynamic Memory, c’est-à-dire la fonctionnalité permettant d’allouer et de désallouer de la mémoire RAM à une VM selon les besoins, ne peuvent pas utiliser le GPU passthrough.
- Le GPU passthrough n’est disponible que sur les Éditions Windows les plus élevées, telles que Windows Server 2019 Datacenter.
- Si Windows Subsystem for Linux est réalisé sur l’hôte Hyper-V, une erreur avec le code 43 peut se produire sur la VM.
- Les fonctionnalités de clustering telles que la haute disponibilité et la migration dynamique des machines virtuelles ne sont pas prises en charge.
- La sauvegarde et la restauration à l’aide de points de contrôle de machine virtuelle ne sont pas prises en charge.
Configuration du GPU passthrough : Ce que vous devez savoir
Vous devez savoir que la configuration du GPU passthrough peut être plus complexe que la plupart des tâches de configuration VM habituelles. La scalabilité des environnements virtuels lors de l’utilisation du GPU passthrough n’est pas aussi élevée que lors de l’utilisation de la méthode par défaut pour l’émulation de carte vidéo. Vous ne pouvez pas migrer des VMs à l’aide de la fonctionnalité GPU passthrough entre des hôtes Hyper-V, car ces VMs sont liées à des adaptateurs graphiques physiques installés dans l’hôte.
Jusqu’à Windows Server 2016, la fonctionnalité RemoteFX était utilisée pour le GPU passthrough vers les Virtuelles Maschinen. Après Windows Server 2019 et Windows 10 build 1809, la fonctionnalité RemoteFX n’est plus disponible, et seule la fonctionnalité Hyper-V Direct Device Assignment (DDA) peut être utilisée pour transférer une carte graphique, comme pour tout autre périphérique PCI/PCIe, y compris les périphériques de stockage NVMe. La fonctionnalité DDA est l’équivalent du transfert PCI VMware.
RemoteFX est une extension du protocole RDP (Microsoft Remote Display Protocol) utilisée pour connecter des périphériques USB (connectés à l’hôte) à une machine virtuelle. RemoteFX vGPU était utilisé pour les cartes graphiques en conséquence. RemoteFX permettait le partage d’un GPU pour plusieurs VMs, ce qui n’est pas possible avec l’attribution de périphériques discrets. RemoteFX limitait également la quantité de mémoire vidéo dédiée à 1 Go pour chaque machine virtuelle et le nombre maximal d’images par seconde (FPS) à 30. Dans le cas de DDA, il n’y a pas de limitation de la mémoire vidéo et le nombre d’images par seconde peut être réglé sur 60.
Si vous utilisez Windows Server 2016 Datacenter ou d’autres versions et Éditions de Windows qui prenaient en charge RemoteFX, vous pouvez installer un Windows update pour supprimer complètement cette fonctionnalité de Hyper-V et éviter toute vulnérabilité potentielle en matière de sécurité. La version officielle de Microsoft est que RemoteFX a été enlevé afin d’éviter les vulnérabilités architecturales de Hyper-V. RemoteFX était intéressant pour les environnements virtuels à haute densité lorsqu’il n’était pas possible d’attribuer une carte graphique physique dédiée à chaque machine virtuelle. Notez que DDA fonctionne sur les versions Windows Server (et non sur les versions client, telles que Windows 10).
Le partitionnement GPU dans PowerShell peut être une solution sur les versions Windows client, mais la copie des pilotes vidéo du système d’exploitation hôte vers un système d’exploitation invité (qui doit être le même que celui du système d’exploitation hôte) est délicate. Des VMs de génération 2 doivent être utilisées. Dans ce cas, la carte graphique doit prendre en charge le partitionnement GPU.
Configuration du GPU Passthrough dans Hyper-V
Suivez les étapes ci-dessous pour préparer l’environnement et configurer le GPU Passthrough dans Hyper-V.
Préparation à la configuration du GPU Passthrough
- Assurez-vous que votre matériel et vos logiciels prennent en charge la virtualisation GPU.
- Activez les fonctionnalités de virtualisation Intel VT-d ou AMD-V pour votre processeur dans l’UEFI/BIOS sur l’hôte Hyper-V.
- Activez IOMMU. Le paramètre IOMMU peut être activé de différentes manières sur différentes cartes mères avec différentes versions d’UEFI/BIOS. Parfois, ce paramètre se trouve dans la configuration du North Bridge. L’IOMMU peut également être activé lorsque vous activez Intel VT-d ou AMD-V. Vérifiez la fonctionnalité appelée Memory Remap dans l’UEFI/BIOS.
Vous pouvez vérifier si IOMMU est activé sur une machine hôte Hyper-V à l’aide de la commande PowerShell (en tant qu’administrateur) :
(Get-VMHost).IovSupport; (Get-VMHost).IovSupportReasonsVrai – activé ; Faux – désactivé.
- Enlevez tous les points de contrôle pour la machine virtuelle que vous allez configurer à l’aide du transfert GPU.
Si les points de contrôle automatiques sont activés pour la machine virtuelle, vous pouvez les désactiver à l’aide de la commande PowerShell :
Set-VM -Name VMName -AutomaticStopAction TurnOff
GPU passthrough dans Windows Server
- Pour définir le cache et les limites pour l’espace MIMO 32 bits (3 Go pour les systèmes d’exploitation 32 bits), exécutez cette commande PowerShell en tant qu’administrateur :
Set-VM -Name VMName -GuestControlledCacheTypes $True -LowMemoryMappedIoSpace 3Gb -HighMemoryMappedIoSpace 33280MbVous pouvez également utiliser trois commandes distinctes :
Set-VM -GuestControlledCacheTypes $true -VMName YourVMNameSet-VM -LowMemoryMappedIoSpace 3Gb -VMName YourVMNameSet-VM -HighMemoryMappedIoSpace 33280Mb -VMName YourVMNameCes limites définissent la mémoire qui rend l’appliance accessible à la machine virtuelle. Vous pouvez utiliser un script de profil d’appliance de Microsoft pour définir les valeurs limites MIMO les plus précises. Les valeurs optimales peuvent varier selon les cartes vidéo. Si vous recevez un message indiquant que les ressources sont insuffisantes lors du démarrage d’une machine virtuelle, vous devez arrêter la machine virtuelle et modifier ces valeurs. 33280 Mo sont utilisés pour un espace MIMO supérieur à 32 bits.
- Vérifiez l’adresse physique du périphérique PCI Express (le chemin d’accès au périphérique), qui est la carte graphique nécessaire que vous souhaitez transmettre.
Cela peut être fait dans le Gestionnaire de périphériques. Vous pouvez ouvrir le Gestionnaire de périphériques en exécutant la commande
devmgmt.msc. Dans le Gestionnaire de périphériques :- Cliquez avec le bouton droit de la souris sur la carte graphique souhaitée dans la section Cartes graphiques et sélectionnez Propriétés dans le menu contextuel.
- Sélectionnez l’onglet Détails dans la fenêtre des propriétés de l’adaptateur.
- Sélectionnez la propriété Chemins d’accès dans le menu déroulant et copiez la valeur (les valeurs peuvent être différentes pour chaque ordinateur).
Vous pouvez également utiliser PowerShell pour identifier le chemin d’accès à l’emplacement d’un appareil :
Get-PnpDevice | Where-Object {$_.Present -eq $true} | Where-Object {$_.Class -eq "Display"}|select Name,InstanceIdet
Get-PnpDevice -Class Display | ForEach-Object { Write-Output "$($_.FriendlyName) has a device id of $($_.DeviceId) and is located at $($_ | Get-PnpDeviceProperty DEVPKEY_Device_LocationPaths | Select-Object -ExpandProperty Data | Where-Object { $_ -like "PCIROOT*" })"; }La sortie devrait contenir une chaîne similaire à celle-ci :
‘PCIROOT(0)#PCI(0300)#PCI(0000)’
- Désactivez cette carte graphique dans le Gestionnaire de périphériques. Cliquez avec le bouton droit sur la carte vidéo et sélectionnez Désactiver le périphérique dans le menu contextuel.
- Démontez une carte graphique désactivée dans PowerShell :
Dismount-VmHostAssignableDevice -LocationPath "PCIROOT(0)#PCI(0300)#PCI(0000)" -ForceOù :
-Force est requis lorsqu’un pilote de partition (facultatif) n’est pas installé. Il ne s’agit pas d’un pilote pour une carte graphique installée dans un système d’exploitation invité. Parfois, un fournisseur de périphériques peut fournir ce pilote de sécurité pour un périphérique. Si vous souhaitez installer ce pilote, vous devez le faire avant de démonter le périphérique PCI Express de la partition hôte.
Le chemin d’accès utilisé dans cette commande est donné à titre d’exemple. Vous devez utiliser votre propre valeur.
- Exécutez la commande pour attribuer cette carte vidéo à une machine virtuelle avec transfert GPU via DDA :
Add-VMAssignableDevice -VMName VMName -LocationPath "PCIROOT(0)#PCI(0300)#PCI(0000)" - Allumez la VM et Überprüfen Sie, ob eine physische Karte im Gestionnaire der Geräte der virtuellen Maschine Windows mit der emulierten Karte namens Microsoft Hyper-V video angezeigt wird.
- Installez les pilotes de la carte vidéo sur le système d’exploitation invité de la machine virtuelle. Vous pouvez télécharger les pilotes vidéo sur le site officiel de NVIDIA ou AMD.
- Si vous souhaitez déconnecter la carte graphique de la machine virtuelle, arrêtez la machine virtuelle et utilisez la commande sur l’hôte :
Remove-VMAssignableDevice -VMName YourVMName -LocationPath $locationPathSuivant, exécutez la commande pour reconnecter la carte graphique à l’hôte Hyper-V :
Mount-VMHostAssignableDevice -LocationPath $locationPath
Configuration dans Windows 10
Sur les versions Windows client, telles que Windows 10 et Windows 11 (à partir de Windows 10 build 1903), le processus de configuration du passthrough GPU Hyper-V est différent et peut être réalisé par la méthode de partitionnement GPU :
- Vérifiez si votre carte graphique prend en charge le partitionnement GPU dans Windows 10 à l’aide de la commande PowerShell :
Get-VMPartitionableGpuSous Windows 11, la commande est la suivante :
Get-VMHostPartitionableGpu - Pour le transfert GPU vers une machine virtuelle, la cmdlet
Add-VMGpuPartitionAdapterest utilisée. Cependant, vous devez copier les pilotes graphiques de la machine hôte Hyper-V vers la machine virtuelle. Notez que la version du pilote doit être identique. Un script gratuit Easy-GPU-PV peut être utilisé pour copier les pilotes, car il s’agit d’un processus délicat. Téléchargez ce script dans un fichier ZIP et extrayez le contenu de l’archive ZIP dans un dossier sur l’hôte Hyper-V. Ce script peut utiliser la paravirtualisation GPU en exploitant les mécanismes utilisés pour Windows Subsystem for Linux (WSL2) et Windows Sandbox. - Ouvrez PowerShell en tant qu’administrateur et exécutez la commande pour autoriser l’exécution du script :
Set-ExecutionPolicy -Scope Process -ExecutionPolicy Bypass -ForceSet-ExecutionPolicy -ExecutionPolicy RemoteSigned -Scope CurrentUser - Arrêtez la machine virtuelle. Exécutez le script à partir du dossier dans lequel le script téléchargé a été extrait pour copier les pilotes graphiques installés depuis l’hôte Hyper-V vers la machine virtuelle et installer les pilotes sur la machine virtuelle :
.Update-VMGpuPartitionDriver.ps1 -VMName YourVMName -GPUName "AUTO" - Configurez la machine virtuelle pour qu’elle soit prête pour le transfert GPU et l’association de cartes vidéo :
Set-VM -VMName VMName -GuestControlledCacheTypes $true -LowMemoryMappedIoSpace 1Gb -HighMemoryMappedIoSpace 32GbAdd-VMGpuPartitionAdapter -VMName YourVMName- Si vous mettez à jour les pilotes graphiques sur un hôte Hyper-V, vous devez également mettre à jour les pilotes graphiques sur la machine virtuelle. La machine virtuelle doit être mise hors tension.
.Update-VMGpuPartitionDriver.ps1 -VMName YourVMName -GPUName "AUTO" - Si vous devez enlever une carte vidéo de la machine virtuelle, vous pouvez utiliser la commande :
Remove-VMGpuPartitionAdapter -VMName "YourVMName"
- Si vous mettez à jour les pilotes graphiques sur un hôte Hyper-V, vous devez également mettre à jour les pilotes graphiques sur la machine virtuelle. La machine virtuelle doit être mise hors tension.
Si la carte vidéo a été connectée avec succès à la VM, vous devriez voir l’adaptateur d’affichage approprié dans le Gestionnaire de périphériques de la VM. Vous verrez également des effets visuels pour le thème du bureau Windows invité, tels que la transparence, etc.
Notez que certains jeux et applications peuvent ne pas fonctionner même après avoir configuré le GPU passthrough. Cela peut se produire lorsqu’une application lance de force une vérification de compatibilité de la carte graphique. Les informations sur la carte vidéo connectée dans le système d’exploitation invité sont différentes de celles du système d’exploitation hôte. Certaines applications peuvent effectuer la vérification « exécution dans une VM ».
Si les applications utilisant OpenGL ne fonctionnent pas dans la VM, l’installation de OpenGL Compatibility Pack peut aider dans certains cas.
Lorsque vous utilisez la méthode de partitionnement du GPU pour Windows 10 et Windows 11, le modèle de carte vidéo affiché dans le Gestionnaire de périphériques diffère du modèle de carte graphique physique affiché sur l’hôte Microsoft Hyper-V. Vous pouvez voir un pilote Microsoft spécial pour ce périphérique. Les outils spécifiques au fournisseur, tels que le panneau de configuration NVIDIA (ou AMD), ne sont pas disponibles dans la machine virtuelle.
Un autre problème peut survenir si vous fermez une connexion RDP sans vous déconnecter d’une session RDP. Dans ce cas, toute la mémoire du GPU peut être déconnectée, et toutes les applications utilisant le GPU vous avertiront que la mémoire vidéo est inaccessible. Dans ce cas, ces applications cesseront de fonctionner, et la reconnexion via RDP ne résoudra pas le problème. Il sera nécessaire de redémarrer les applications utilisant le GPU.
Dépannage des problèmes de transfert GPU
Si vous avez configuré le GPU passthrough Hyper-V et connecté une carte vidéo à une machine virtuelle, mais que la carte vidéo ne fonctionne pas correctement, vérifiez les points suivants :
- Assurez-vous que les derniers pilotes graphiques sont installés et qu’il n’y a pas d’erreurs liées aux pilotes. Ouvrez le Gestionnaire de périphériques et vérifiez le statut du périphérique et du pilote. Vous devez installer les pilotes téléchargés depuis les sites Web officiels des fournisseurs (NVIDIA, AMD, Intel) et non par Windows Update.
- Assurez-vous d’avoir attribué suffisamment d’espace MIMO à votre machine virtuelle.
- Vérifiez que la configuration GPU passthrough est prise en charge par le fournisseur de votre carte graphique. Toutes les cartes vidéo de la série client ne prennent pas en charge cette fonctionnalité. Les fournisseurs peuvent préférer activer le GPU passthrough uniquement pour les cartes vidéo haut de gamme.
- Une application s’exécutant dans une VM doit prendre en charge votre carte vidéo et ses pilotes pour fonctionner correctement.
- Activez une politique de groupe pour utiliser le GPU lors de la connexion via Remote Desktop à une machine virtuelle :
Computer ConfigurationAdministrator TemplatesWindows ComponentsRemote Desktop ServicesRemote Desktop Session HostRemote Session EnvironmentUse hardware graphics adapters for all Remote Desktop Services sessionsDéfinissez la valeur de la politique de groupe sur Activé.
- Si vous voyez une erreur telle que « The operation failed because the object was not found» ou Error 12, essayez d’ajouter les clés de registre dans
HKEY_LOCAL_MACHINESOFTWAREPoliciesMicrosoftWindowsHyperVavec les valeurs suivantes :
RequireSecureDeviceAssignment = 0 (REG_DWORD)RequireSupportedDeviceAssignment = 0 (REG_DWORD)Vous pouvez définir ces valeurs à l’aide des commandes PowerShell :
Set-ItemProperty -Path "HKLM:SOFTWAREPoliciesMicrosoftWindowsHyperV" -Name "RequireSecureDeviceAssignment" -Type DWORD -Value 0 -ForceSet-ItemProperty -Path "HKLM:SOFTWAREPoliciesMicrosoftWindowsHyperV" -Name "RequireSupportedDeviceAssignment" -Type DWORD -Value 0 -Force - Désactivez les vérifications de l’hyperviseur pour les pilotes graphiques à l’intérieur de la machine virtuelle. Cette configuration peut être effectuée dans Enterprise Windows Driver Kit (WDK).
- Montez le fichier ISO WDK sur le lecteur DVD virtuel de la VM.
- Exécutez E:LaunchBuildEnv.cmd (où E: est un lecteur DVD virtuel de la VM), puis exécutez la commande powershell .
- Accédez au répertoire où se trouve le script
Remove-HypervisorChecks.ps1. - Exécutez la commande pour enlever les vérifications de l’hyperviseur pour un pilote vidéo (sur un exemple de NVIDIA) :
./Remove-HypervisorChecks.ps1 -Nvidia -DriverPath "C:path-to-driverpackage.exe" - Warten jusqu’à ce que l’exécution du script soit terminée.
- Copiez le pilote préparé (un fichier patched-driver.zip ) sur la machine virtuelle, activez le mode test sur la VM et installez le pilote dans un système d’exploitation invité.
- Si vous rencontrez l’erreur Error 43, assurez-vous que le GPU et le bus PCI audio (les cartes vidéo NVIDIA peuvent également disposer de fonctionnalités audio) restent ensemble lorsque vous utilisez le GPU passthrough de la machine virtuelle.
- Si vous voyez l’erreur suivante lorsque vous exécutez la commande :
Update-VMGpuPartitionDriver.ps1 -VMName "YourVMName" -GPUName "AUTO"Cette erreur peut être causée par la présence de plusieurs partitions (volumes) sur un disque dur virtuel. Essayez de définir l’attribut caché pour les partitions non système (OS) ou supprimez temporairement ces partitions après avoir copié les données nécessaires. Une autre option consiste à définir explicitement la partition système (OS) nécessaire dans le script ou la commande PowerShell.
Conclusion
L’utilisation d’une machine virtuelle avec GPU passthrough sur un hôte Hyper-V peut être la solution optimale dans certains cas, mais il faut être conscient des limites. Le matériel de qualité serveur et les systèmes d’exploitation Windows Server sont généralement préférés pour l’utilisation d’une carte vidéo discrète sur des machines virtuelles. Vérifiez les logiciels et le matériel pris en charge avant de commencer la configuration. N’oubliez pas de sauvegarder les VMs Hyper-V afin d’éviter toute perte de données et de temps en cas de problème lors de la configuration d’une carte vidéo pour les VMs.
