2019-01-26

Linux / openSUSE

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openSUSE Tumbleweed上のKVM仮想マシンでIntel iGPUを共有する(GVT-g)その２

その１で共有GPUの確保と開放までができるようになりましたので、実際のゲストに適用してみます

ついでに？virt-managerでwindowsゲストをインストールする際のおすすめ設定の話とかも

QEMUゲストの設定
- インストールメディアの準備
- 設定のカスタマイズ
Windowsゲストのインストール
- VirtIOドライバのロード
GVTデバイスの設定（第一段階）
- hostdevの追加
- Intelドライバのインストール
GVTデバイスの設定（第二段階）
起動後の設定
- テスト
まとめ
付録

QEMUゲストの設定

インストールメディアの準備

Microsoft公式のメディアクリエイターツールを使用するなりで、Windows10の最新ISOを入手してください

もう一つ、virtioドライバーディスクを使用するためvirtio driver isoを入手してください

windows driver isoはfedoraやubuntuが公開していますが、基本的にfedoraのもののほうが開発が活発ですのでfedoraのものを使用した方が良いと思います

2019-01-23現在の最新は1.1.60でした

設定のカスタマイズ

まずはvirt-managerから新規VMを選んでインストールを開始します

基本的にウィザードに従って(メモリやストレージ、ネットワーク等は個々の環境に合わせてお好みで)最後まで進めばOKですが、最後に「設定をカスタマイズする」にチェックを入れてください

shot1

概要

ここでBIOS(seabios)起動をするか、UEFI(OVMF)起動をするかを選択します。

2019-01現在、GVT-gデバイスはseabiosでしか表示が正しく動かないので、必ずBIOSを選択してください

shot2

CPU数

ここ、何気に重要なんですが、Windows 10 Pro/Home等では使用できるCPUソケット数に制限がかかっています

virt-managerで3コア以上の設定をすると、デフォルトで3ソケット1コア1スレッドの設定になってしまうため、windowsでは制限コアしか認識しなくなり、かつ後からトポロジーを変更してもwindowsが正しく認識してくれませんので、インストールからやり直しになります

そのため、この時点でトポロジーを手動設定して実CPUと同じに設定しておきましょう

後から「現在の割当」で減らす分には問題ないので、インストール時点ではその環境で使用できる最大CPU数を設定しておくと良いと思います

shot3

ストレージ

今回はvirtioを使用するため、ディスクの設定をデフォルトのSATAから変更します
詳細オプションから「SCSI」を選択します
ここで「virtio」を選択可能ですが、現在はレガシーな手法とされており、VirtIO SCSIコントローラを使用して制御するのが推奨されています

shot4

CDROM

「ハードウェアを追加」からCDROMドライブをもう一台追加し、先程用意したvirtioドライバのisoを設定します
shot5

NIC

「モデル」から「virtio」を選択します
ネットワークソースはNATなりブリッジなりmacvtapなりお好みで

shot6

ディスプレイ

android-x86の時にも設定しましたが、リッスンタイプを「なし」にして、「GLを開く」をONにして、レンダリングデバイスを設定します。

2019-01現在のvirt-managerのバグで、レンダリングデバイスを指定して「適用」してもデバイスが「自動」に戻ってしまうため、もう一度デバイスを設定して「適用」してください

shot7

コントローラ

「ハードウェアを追加」からVirtIO SCSIコントローラを追加します
ここで明示的に追加しないと、libvirtがlsilogicエミュレーションのコントローラを勝手に追加しますのでかならず明示的に追加してください

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Windowsゲストのインストール

ここまで設定して「インスール開始」を選べばWindowsインストーラが起動ますので、指示に従ってインストールを開始してください。

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VirtIOドライバのロード

インストール対象を選ぶ時点で、ストレージをVirtIOにしたので対象ディスクが出てこないはずです

shot10

ここで「ドライバーの読み込み」から第二CDROMに入れたvirtioドライバーディスクからSCSIコントローラドライバを読み込みます

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shot12
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ドライバを読み込めば、設定したディスクが一覧に出てくるはずです
shot14

この時点でネットワーク、グラフィック(QXL)、メモリバルーンのドライバーもロードしておきましょう
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あとはインストーラーの指示に従ってインストールを進めていけば大丈夫です
shot18
shot19

インストールが完了したら、ゲストをシャットダウンして、いよいよGVTデバイスの設定に入ります

GVTデバイスの設定（第一段階）

ここからはvirshを使った作業に入ります。ユーザーからのvirshでは、virt-managerで登録したVMの参照ができないため、ここからはrootシェルでの作業になります

$ sudo -s

hostdevの追加

virsh list –allで先程登録したVMの名前を確認し、virsh editで設定を開きます

# virsh list --all
 Id   Name    State
------------------------
 -    win10   shut off

# virsh edit win10

該当VMのXMLが開いたら、videoタグを検索して、その下あたりに以下のようなタグを挿入します

<hostdev mode='subsystem' type='mdev' managed='yes' model='vfio-pci' display='off'>
  <source>
    <address uuid='ab8c3af8-8366-449d-8489-fe9254e44621'/>
  </source>
  <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x09' function='0x0'/>
</hostdev>

uuidはその１で決めたUUIDになります。addressのslotは他のデバイスと競合しない適当な値に設定してください

Intelドライバのインストール

タグを挿入後に設定を保存し、ゲストを起動してデバイスマネージャを開きます
しばらくするとWindowsがドライバを自動検索して追加したGVTデバイスにIntel HDドライバを割り当てます
もし自動で当たらない場合は手動でドライバの更新を行ってください
shot20

GVTデバイスにドライバが当たったらゲストをシャットダウンします

GVTデバイスの設定（第二段階）

再びvirshに入ります

XMLスキーマの変更

まず先頭のdomainタグに、XMLスキーマを追加します

1	<domain type='kvm'>

を

1	<domain type='kvm' xmlns:qemu='http://libvirt.org/schemas/domain/qemu/1.0'>

これでXML中にqemuのコマンドラインを直に設定できるようになります

標準VGAの無効化

まずvideoタグを検索し、

<video>
  <model type='qxl' ram='65536' vram='65536' vgamem='16384' heads='1' primary='yes'/>
  <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x02' function='0x0'/>
</video>

この部分をQXLからcirrusに変更します

<video>
  <model type='cirrus' vram='16384' heads='1' primary='yes'/>
  <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x02' function='0x0'/>
</video>

その後XMLの末尾、/deviceタグと/domainタグの間に以下の記述を追加します

<qemu:commandline>
  <qemu:arg value='-set'/>
  <qemu:arg value='device.video0.driver=ne2k_pci'/>
</qemu:commandline>

これはlibvirtの仕様で、graphicデバイスが設定されていると、必ず一つのビデオデバイスが追加されてしまうため、そのビデオデバイスに間違ったドライバを当てることであえてエラーを起こしてそのデバイスを無効化するというバッドノウハウです。

いずれlibvirtでmodel type=’none’が選択できるようになるかもしれません

GVTデバイスの有効化

qemu:commandlineタグに以下を追加します

1 2	<qemu:arg value='-set'/> <qemu:arg value='device.hostdev0.x-igd-opregion=on'/>

これはintel IGD固有のオプションで、これを与えることで物理ディスプレイ出力を有効化します

GVTデバイスは物理ディスプレイに繋がっていませんが、これをONにすることでqemuのgraphicデバイスに接続可能になります

続いて、hostdevタグの中の

1	<hostdev mode='subsystem' type='mdev' managed='yes' model='vfio-pci' display='off'>

のdisplayをonに変更します

1	<hostdev mode='subsystem' type='mdev' managed='yes' model='vfio-pci' display='on'>

設定を保存しゲストを起動すればGVTデバイスをビデオデバイスとしたゲストが起動します

起動後の設定

virt-managerからゲストを起動すると、しばらくの間はdevice not readyということで表示されません。

GVTデバイスはBIOS ROMを持たないため、seabiosがフレームバッファを認識できないためです

shot21

しばらく待って、windowsのIntelドライバがGPUを掴めば表示されます

その１で確保したGVT_4デバイスはデフォルト解像度が1920x1200なので1920x1200以下のディスプレイで表示した場合、フルスクリーン表示したとしてもドット潰れが発生するため解像度を少し下げます

GVTデバイス自体が非力ですし、1900x1080のディスプレイであれば1366x768あたりが実用的な解像度でしょう

テスト

末代の住民としてはとりあえずまずこれをということでカスタムオーダーメイド３Dの体験版を起動してみました

shot22

画質設定はそれなりに落とす必要はありますがそこそこスムーズに動いています

shot23

もともとノートPCのIntel HDで動かすのは厳しいタイトルなのでスコアはお察しで

むしろ個人的には良くここまで動いてるなという感じです

同マシンの素のWindows環境と比べると大体７割ぐらいのスコアでしょうか

shot24

先日steamで購入した「ロロナのアトリエ」も動かしてみました

shot25

こちらはCOM3D2と比較すると相当軽いタイトルなのもあり、普通に遊べるレベルで動いています

shot26

このようにそこそこ軽いタイトルならば普通に遊べるレベルです

まとめ

最近になりやっと実用レベルで使えるようになってきたIntel GVT-g、openSUSE Tumbleweedならば比較的簡単に試すことができますので対応iGPUをお持ちの方はぜひ一度お試しください

付録

うちで動いているGVT環境のXMLを参考に貼っておきます

<domain type='kvm' id='3' xmlns:qemu='http://libvirt.org/schemas/domain/qemu/1.0'>
  <name>win10-gvt1</name>
  <uuid>9a210b7d-094c-4912-b624-600019bade4a</uuid>
  <metadata>
    <libosinfo:libosinfo xmlns:libosinfo="http://libosinfo.org/xmlns/libvirt/domain/1.0">
      <libosinfo:os id="http://microsoft.com/win/10"/>
    </libosinfo:libosinfo>
  </metadata>
  <memory unit='KiB'>4194304</memory>
  <currentMemory unit='KiB'>4194304</currentMemory>
  <vcpu placement='static'>4</vcpu>
  <resource>
    <partition>/machine</partition>
  </resource>
  <os>
    <type arch='x86_64' machine='pc-q35-3.1'>hvm</type>
  </os>
  <features>
    <acpi/>
    <apic/>
    <hyperv>
      <relaxed state='on'/>
      <vapic state='on'/>
      <spinlocks state='on' retries='8191'/>
    </hyperv>
    <vmport state='off'/>
  </features>
  <cpu mode='custom' match='exact' check='full'>
    <model fallback='forbid'>Skylake-Client-IBRS</model>
    <vendor>Intel</vendor>
    <topology sockets='1' cores='2' threads='2'/>
    <feature policy='require' name='ss'/>
    <feature policy='require' name='vmx'/>
    <feature policy='require' name='hypervisor'/>
    <feature policy='require' name='tsc_adjust'/>
    <feature policy='require' name='clflushopt'/>
    <feature policy='require' name='umip'/>
    <feature policy='require' name='ssbd'/>
    <feature policy='require' name='xsaves'/>
    <feature policy='require' name='pdpe1gb'/>
    <feature policy='disable' name='hle'/>
    <feature policy='disable' name='rtm'/>
  </cpu>
  <clock offset='localtime'>
    <timer name='rtc' tickpolicy='catchup'/>
    <timer name='pit' tickpolicy='delay'/>
    <timer name='hpet' present='no'/>
    <timer name='hypervclock' present='yes'/>
  </clock>
  <on_poweroff>destroy</on_poweroff>
  <on_reboot>restart</on_reboot>
  <on_crash>destroy</on_crash>
  <pm>
    <suspend-to-mem enabled='no'/>
    <suspend-to-disk enabled='no'/>
  </pm>
  <devices>
    <emulator>/usr/bin/qemu-system-x86_64</emulator>
    <disk type='file' device='disk'>
      <driver name='qemu' type='qcow2'/>
      <source file='/var/lib/libvirt/images/win10.qcow2'/>
      <backingStore/>
      <target dev='sda' bus='scsi'/>
      <boot order='1'/>
      <alias name='scsi0-0-0-0'/>
      <address type='drive' controller='0' bus='0' target='0' unit='0'/>
    </disk>
    <controller type='usb' index='0' model='qemu-xhci' ports='15'>
      <alias name='usb'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x02' slot='0x00' function='0x0'/>
    </controller>
    <controller type='sata' index='0'>
      <alias name='ide'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x1f' function='0x2'/>
    </controller>
    <controller type='pci' index='0' model='pcie-root'>
      <alias name='pcie.0'/>
    </controller>
    <controller type='pci' index='1' model='pcie-root-port'>
      <model name='pcie-root-port'/>
      <target chassis='1' port='0x10'/>
      <alias name='pci.1'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x0' multifunction='on'/>
    </controller>
    <controller type='pci' index='2' model='pcie-root-port'>
      <model name='pcie-root-port'/>
      <target chassis='2' port='0x11'/>
      <alias name='pci.2'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x1'/>
    </controller>
    <controller type='pci' index='3' model='pcie-root-port'>
      <model name='pcie-root-port'/>
      <target chassis='3' port='0x12'/>
      <alias name='pci.3'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x2'/>
    </controller>
    <controller type='pci' index='4' model='pcie-root-port'>
      <model name='pcie-root-port'/>
      <target chassis='4' port='0x13'/>
      <alias name='pci.4'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x3'/>
    </controller>
    <controller type='pci' index='5' model='pcie-root-port'>
      <model name='pcie-root-port'/>
      <target chassis='5' port='0x14'/>
      <alias name='pci.5'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x03' function='0x4'/>
    </controller>
    <controller type='pci' index='6' model='pcie-to-pci-bridge'>
      <model name='pcie-pci-bridge'/>
      <alias name='pci.6'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x04' slot='0x00' function='0x0'/>
    </controller>
    <controller type='scsi' index='0' model='virtio-scsi'>
      <alias name='scsi0'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x05' slot='0x00' function='0x0'/>
    </controller>
    <interface type='bridge'>
      <mac address='52:54:00:33:76:f0'/>
      <source bridge='bridge0'/>
      <target dev='vnet0'/>
      <model type='virtio'/>
      <alias name='net0'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x01' slot='0x00' function='0x0'/>
    </interface>
    <serial type='pty'>
      <source path='/dev/pts/2'/>
      <target type='isa-serial' port='0'>
        <model name='isa-serial'/>
      </target>
      <alias name='serial0'/>
    </serial>
    <console type='pty' tty='/dev/pts/2'>
      <source path='/dev/pts/2'/>
      <target type='serial' port='0'/>
      <alias name='serial0'/>
    </console>
    <input type='tablet' bus='usb'>
      <alias name='input0'/>
      <address type='usb' bus='0' port='1'/>
    </input>
    <input type='mouse' bus='ps2'>
      <alias name='input1'/>
    </input>
    <input type='keyboard' bus='ps2'>
      <alias name='input2'/>
    </input>
    <graphics type='spice'>
      <listen type='none'/>
      <image compression='off'/>
      <gl enable='yes' rendernode='/dev/dri/by-path/pci-0000:00:02.0-render'/>
    </graphics>
    <sound model='ich9'>
      <alias name='sound0'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x1b' function='0x0'/>
    </sound>
    <video>
      <model type='cirrus' vram='16384' heads='1' primary='yes'/>
      <alias name='video0'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x01' function='0x0'/>
    </video>
    <hostdev mode='subsystem' type='mdev' managed='yes' model='vfio-pci' display='on'>
      <source>
        <address uuid='ab8c3af8-8366-449d-8489-fe9254e44621'/>
      </source>
      <alias name='hostdev0'/>
      <rom bar='on'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x02' function='0x0'/>
    </hostdev>
    <redirdev bus='usb' type='spicevmc'>
      <alias name='redir0'/>
      <address type='usb' bus='0' port='2'/>
    </redirdev>
    <redirdev bus='usb' type='spicevmc'>
      <alias name='redir1'/>
      <address type='usb' bus='0' port='3'/>
    </redirdev>
    <memballoon model='virtio'>
      <alias name='balloon0'/>
      <address type='pci' domain='0x0000' bus='0x03' slot='0x00' function='0x0'/>
    </memballoon>
  </devices>
  <qemu:commandline>
    <qemu:arg value='-set'/>
    <qemu:arg value='device.video0.driver=ne2k_pci'/>
    <qemu:arg value='-set'/>
    <qemu:arg value='device.hostdev0.x-igd-opregion=on'/>
  </qemu:commandline>
</domain>

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