qemu使用PCI passthrough设备

本文详细介绍了如何通过vfio技术在qemu虚拟机中实现PCI设备直通,包括系统和硬件的准备,如开启BIOS中的IOMMU,配置内核,以及设备的解绑定和绑定vfio-pci驱动等步骤,以提高虚拟机的io性能。

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为了提高虚拟机中的io吞吐量业界现在采用的方式就是直接将物理设备给虚拟机直接使用。

方式上有两种

  • pci assign
  • vfio

不过现在业界已经基本都采用vfio的方式了。主要是因为在vfio方式下对虚拟设备的权限和dma隔离上做的更好。但是这么做也有个缺点,这个物理设备在主机和其他虚拟机都不能使用了。

qemu直接使用物理设备本身命令行是很简单的,关键在于事先在主机上对系统、内核和物理设备的一些配置。

最后执行的qemu命令行

先来看一下系统都配置完成后要执行的命令,是不是很简单~

qemu-system-x86_64 -m 4096 -smp 4 --enable-kvm \
-drive file=~/guest/fedora.img \
-device vfio-pci,host=0000:00:01.0

单纯从qemu的命令行来看,其实和普通虚拟机启动就差了最后那个-device的选项。这个选项也比较容易理解,就是把主机上的设备0000:00:01.0传给了虚拟机使用。

系统及硬件准备

BIOS中打开IOMMU

设备直通在x86平台上需要打开iommu功能。这是Intel虚拟技术VT-d(Virtualization Technology for Device IO)中的一个部分。有时候这部分的功能没有被打开。

内容概要:本文深入探讨了QEMU虚拟化技术,重点介绍了多架构模拟与设备直通两大核心技术。QEMU是一款开源的机器模拟器和虚拟化环境,支持x86、ARM、MIPS、PowerPC等多种处理器架构,开发者可以在普通计算机上模拟不同架构的系统,降低开发成本。设备直通技术则允许虚拟机直接访问物理设备,显著提升I/O性能,尤其适用于高性能计算、图形渲染等任务。文章详细讲解了多架构模拟的原理(如动态二进制翻译)、实战操作(如模拟ARM和RISC-V架构),以及设备直通的原理、配置方法和应用场景。此外,还通过云服务器虚拟化和嵌入式系统开发的实际案例,展示了QEMU在实际项目中的广泛应用。最后,展望了QEMU在AI、边缘计算和量子计算等新兴领域的应用前景。 适合人群:对虚拟化技术感兴趣的开发者、研究人员和技术爱好者,尤其是从事云计算、嵌入式开发、高性能计算等领域的人士。 使用场景及目标:①掌握QEMU多架构模拟的原理和实战操作,能够在不同架构间进行开发和测试;②了解设备直通技术,提升虚拟机的I/O性能,适用于高性能计算、图形渲染等场景;③学习QEMU在云服务器虚拟化、嵌入式系统开发中的具体应用,提高开发效率和降低成本。 其他说明:本文不仅介绍了QEMU的核心技术和应用场景,还提供了详细的配置步骤和实战案例,帮助读者更好地理解和应用QEMU虚拟化技术。未来,QEMU有望在AI、边缘计算和量子计算等领域发挥更大作用,推动技术进步和行业变革。
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