hyper-v实战系列：m.2 nvme硬盘直通

1. 直通的必要条件

hyper-v的直通，又名Discrete Device Assignment, DDA，或passthrough

1.1 服务器要求

windows server 2016或更新版本的服务器系统，windows 10等针对普通用户的消费级系统并没有直通功能。

1.2 BIOS支持

开启IOMMU (Intel VT-d或AMD-Vi)，备注：有些主板要手动开启，有些主板没有类似选项，但默认已开启。具体情况视主板型号而定。

2. 硬盘要求

m.2接口的硬盘其实有两种，一种是走nvme协议，一种是走sata协议。

2.1 nvme协议的m.2硬盘(也包括u2接口的)可以直通。

2.2 sata协议的m.2硬盘不能直通。

3. 直通的优势

3.1 获得硬盘的最佳性能

可以直接在虚拟机中安装硬盘评测软件进行跑分得知。

3.2 能获取硬盘的硬件参数

例如硬盘型号、制造商、温度等信息。

4. 直通与非直通的区别

4.1 直通的硬盘在虚拟机中有nvme控制器和硬盘信息

4.1.1 直通的硬盘在磁盘管理器中显示具体的硬盘型号

4.1.2 直通的硬盘在存储控制器中有一个对应的nvme控制器

4.2 虚拟的硬盘(vhdx文件)在磁盘管理器中体现为一个micrsoft虚拟磁盘(也没有对应的nvme控制器)，如下图所示：

5. 直通具体步骤

直通nvme硬盘本质上就是直通其对应的nvme控制器

因为nvme控制器的属性无法看到具体的硬盘信息，所以这里要通过硬盘信息来定位其对应的nvme控制器

5.1  确定nvme控制器的【位置路径】信息

5.1.1 获取待直通硬盘的总线值

从【设备管理器】中的【磁盘驱动器】中找到具体的硬盘(在这里，我要直通的硬盘为Samsung SSD 970 EVO 500GB)，右键选择属性，然后在【详细信息】标签中选择【设备实例路径】项，如下图所示：

其设备实例路径如下：

SCSI\DISK&VEN_NVME&PROD_SAMSUNG_SSD_970\5&33C763C9&0&000000
在这里，需要获取\5&后面的值，即"总线值"(这个名字是我根据上下文取的，实际上是否含有该意义我也不清楚)：33C763C9

已成功获取硬盘总线值：33C763C9

5.1.2 查找总线值为33C763C9 的nvme控制器

在【设备管理器】中的【存储控制器】中查看每一个【标准 NVM Express 控制器
】设备，获取其属性【详细信息】中的【总线关系】，其值如下：

SCSI\Disk&Ven_NVMe&Prod_Samsung_SSD_970\5&33c763c9&0&000000

在这里可以看到该nvme控制器(即存储控制器下的第1个nvme控制器)中总线值为：33c763c9

也即与磁盘驱动器中的总线值相同

5.1.3 获取nvme控制器的【位置路径】信息

所以该nvme控制器也即我们要直通的控制器了，从其详细信息中获取【位置路径】即可，即：

PCIROOT(0)#PCI(1C04)#PCI(0000)

如下图所示：

已成功获取nvme控制器【位置路径】：PCIROOT(0)#PCI(1C04)#PCI(0000)

上面获取位置路径的方法有些麻烦，所以这里写了一个powershell脚本，可以查看nvme控制器及其对应的磁盘驱动器关系，如下图所示：

暂略，写完再更新。。。

5.2 设备卸载

5.2.1 设置虚拟机名称与位置路径变量

(记得修改为实际的值)，在Powershell下输入：

$vm = "tpl_win10_22h2"
$location_path = "PCIROOT(0)#PCI(1C04)#PCI(0000)"

5.2.2 手动禁用该设备

如下图所示：

5.2.3 卸载硬件(即nvme控制器)

在同一个powershell下执行：

Dismount-VMHostAssignableDevice -LocationPath $location_path -Force

注：如果卸载失败(可能bios未设置好或不支持直通)

成功卸载后，物理机上的【存储控制器】不再显示该nvme控制器，如下图所示：

5.3 关闭虚拟机

5.4 禁用虚拟机状态保存

直通设备的虚拟机不能被暂停(保存)或热迁移，所以自动关机动作必须为 ACPI shutdown 或者硬关机

Set-VM -Name $vm -AutomaticStopAction TurnOff

5.5 挂载nvme控制器到虚拟机中：

Add-VMAssignableDevice -VMName $vm -LocationPath $location_path

5.6 启动虚拟机，在设备管理器中查看nvme控制器是否成功直通

6. 如何取消直通

！！！以下内容在一个全新的powershell下执行

6.1 首先要记得硬盘直接给了哪个虚拟机

也即前述的tpl_win10_22h2, 所以这里先设置$vm变量以备之后使用：

$vm = "tpl_win10_22h2"

6.2 关掉该虚拟机

6.3 获取取该虚拟机直通的设备

# 查看虚拟机直通设备情况
Get-VMAssignableDevice -VMName $vm

显示如下：

6.4 获取直通设备(硬盘)的LocationPath

也即： PCIROOT(0)#PCI(1C04)#PCI(0000)

继续创建该变量以备之后使用：

$location_path = "PCIROOT(0)#PCI(1C04)#PCI(0000)"

 6.5 该虚拟机移除此直通的设备

Remove-VMAssignableDevice -VMName $vm -LocationPath $location_path  

6.6 重新挂载回物理机

mount-VMHostAssignableDevice -LocationPath $location_path

6.7 在设备管理器中重新启用即可

7. 错误处理

7.1  无法分配不符合当前设置组策略的 PCI Express 设备

如果报类似错误：无法分配不符合当前设置组策略的 PCI Express 设备“PCIP\VEN_10EC&DEV_8125&SUBSYS_012310EC&REV_05\01000000684CE00000”。 有关详细信息，请参阅 HyperV\RequireSecureDeviceAssignment 和 HyperV\RequireSupportedDeviceAssignment。

解决办法：

在注册表 HKLM:HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Policies\Microsoft\Windows\HyperV  (HyperV项手动添加)下添加RequireSecureDeviceAssignment和RequireSupportedDeviceAssignment两个DWORD值，都设置为0