Passthrough GPU et périphériques

Configurer le passthrough des périphériques PCI, GPU, vGPU, NIC SR-IOV et USB dans VergeOS — des prérequis BIOS et des groupes de ressources au partage de périphériques au niveau du locataire.

Vue d'ensemble

VergeOS prend en charge plusieurs formes de passthrough de périphériques, permettant aux machines virtuelles d'accéder directement au matériel physique attaché aux nœuds hôtes. Cela permet des charges de travail qui nécessitent un accès direct au matériel -- rendu accéléré par GPU, entraînement IA/ML, clés de sécurité matérielles, réseaux haute performance -- tout en bénéficiant de l'orchestration, des instantanés et du multitenant de VergeOS.

Tous les types de passthrough reposent sur une architecture commune construite sur les groupes de ressources et les règles de ressources, offrant une expérience de gestion cohérente quel que soit le type de périphérique.

Prérequis BIOS

Avant de configurer tout passthrough basé sur PCI (PCI un à un, NVIDIA vGPU ou SR-IOV), le BIOS du serveur doit avoir la virtualisation matérielle et la prise en charge IOMMU activées :

Fournisseur	Paramètres requis
Intel	VT-d et VT-x activé ; SR-IOV activé
AMD	AMD-Vi / AMD-V et IOMMU activé ; SR-IOV activé

Les noms des paramètres du BIOS varient selon les fournisseurs. Recherchez des termes comme Technologie de virtualisation, Passthrough PCI, IOMMU, ou PCIe ACS. Consultez la documentation de votre fournisseur de matériel si les paramètres ne sont pas immédiatement évidents.

Regroupement IOMMU

Tous les périphériques PCI appartenant au même groupe IOMMU sont passés ensemble -- un seul groupe IOMMU ne peut pas être réparti entre différents invités. Les exemples courants de groupes IOMMU partagés incluent :

• Un GPU et son contrôleur audio compagnon
• Les deux ports d'une carte réseau double port
• Plusieurs périphériques partageant une carte riser PCI sur le même emplacement

Vous pouvez consulter l'appartenance aux groupes IOMMU dans l'interface de VergeOS à l'adresse Infrastructure > Ressources > Périphériques PCI. Cliquez sur l'en-tête de colonne IOMMU pour trier et identifier les périphériques groupés.

Périphériques hôte critiques

Ne jamais passer les périphériques de démarrage, les contrôleurs système principaux ou les contrôleurs réseau du fabric central. Le passage d'un périphérique critique pour l'hôte le rend indisponible pour l'hôte et peut rendre des nœuds individuels ou l'ensemble du système instables. Vérifiez toujours que vous avez un accès IPMI ou à une console physique avant d'effectuer des modifications de passthrough.

Groupes de ressources et règles de ressources

VergeOS utilise une abstraction à deux niveaux pour tout passthrough de périphériques :

Groupes de ressources

Un groupe de ressources est un pool nommé d'un ou plusieurs périphériques physiques (ou de fonctions virtuelles) du même type. Lorsque vous rattachez un périphérique à une VM ou à un locataire, vous sélectionnez le groupe de ressources -- le système affecte automatiquement un périphérique disponible du pool lorsque la VM démarre.

Types de groupes de ressources :

• PCI -- passthrough exclusif un à un
• NVIDIA vGPU -- tranches virtuelles de GPU partagées
• Carte réseau SR-IOV -- adaptateurs réseau à fonctions virtuelles
• USB -- passthrough de périphériques USB

Règles de ressources

Les règles de ressources définissent les critères de filtrage qui déterminent quels périphériques physiques appartiennent à un groupe de ressources. Chaque règle peut correspondre à des attributs comme le nom du périphérique, le fournisseur, l'emplacement, le numéro de série, et plus encore. Les champs de filtre disponibles varient selon le type de périphérique.

Méthode de création	Description
Généré automatiquement	Sélectionnez un périphérique et cliquez sur Créer la ressource -- le système crée les règles automatiquement (recommandé)
Manuel	Créez des règles via Infrastructure > Ressources > Règles > Nouveau avec des expressions de filtre personnalisées

Les opérateurs de filtre incluent : Égal, Différent, Inférieur/Supérieur à, Commence par, Se termine par, Contient (sensible ou non à la casse) et Regex.

Types de passthrough de périphériques

Passthrough PCI un à un

Le passthrough PCI un à un dédie un seul périphérique PCI physique à une seule VM à la fois. Le système d'exploitation invité voit et contrôle le périphérique comme s'il était physiquement attaché.

Cas d'utilisation courants : GPU dédiés pour le rendu, HBA spécialisés, accélérateurs FPGA ou tout périphérique nécessitant un accès matériel direct.

Procédure de configuration

Côté hôte :

1. Accédez à Infrastructure > Ressources (tableau de bord du Gestionnaire de ressources).
2. Cliquez sur Périphériques PCI pour lister tous les périphériques détectés sur les nœuds.
3. Sélectionnez le ou les périphériques cibles et cliquez sur Créer la ressource.
4. Choisissez un groupe de ressources PCI existant ou créez-en un nouveau (Type : PCI).
5. Redémarrez le ou les nœuds associés si vous y êtes invité (utilisez le mode maintenance pour éviter toute interruption de charge de travail).

Côté VM :

1. Ouvrez le tableau de bord de la VM cible (Machines virtuelles > Liste > sélectionnez la VM).
2. Cliquez sur Périphériques > Nouveau.
3. Définissez Type sur PCI, sélectionnez le groupe de ressources et indiquez le nombre de périphériques.
4. Cliquez sur Soumettre, puis redémarrer la VM pour rattacher le périphérique.
5. Installez les pilotes invités requis fournis par le fabricant du matériel.

Limitation de migration

Les VM avec des périphériques PCI en passthrough un à un ne peuvent pas être migrées à chaud entre les nœuds. La VM est liée au nœud où se trouve le périphérique physique. Planifiez la maintenance des nœuds en conséquence -- la VM doit être arrêtée puis redémarrée sur un autre nœud disposant d'un périphérique équivalent dans le même groupe de ressources.

NVIDIA vGPU (GPU virtuel)

La technologie NVIDIA vGPU découpe un seul GPU NVIDIA physique en plusieurs GPU virtuels, permettant à plusieurs VM de partager simultanément un même matériel GPU. C'est idéal pour les déploiements VDI, l'inférence IA/ML et les applications accélérées par GPU où la dédication complète du périphérique n'est pas requise.

Principaux avantages par rapport au passthrough GPU un à un :

• Plusieurs VM partagent un seul GPU physique
• Prend en charge la migration à chaud (expérimental) -- les VM vGPU peuvent se déplacer entre les nœuds sans interruption de service (fonctionnalité expérimentale à partir de 4.13+)
• Dimensionnement flexible grâce aux profils NVIDIA vGPU (quantités variables de mémoire tampon d'image par VM)

Prérequis à la migration à chaud vGPU

La migration à chaud vGPU nécessite que le paramètre de niveau cluster Autoriser la migration à chaud vGPU soit activé (Clusters > [Nom du cluster] > Modifier). Si les nœuds de destination ne disposent pas d'une capacité vGPU compatible, les charges de travail peuvent être temporairement arrêtées pendant la maintenance au lieu d'être migrées à chaud.

Licence

Une licence NVIDIA GRID est requise pour vGPU. Obtenez les licences via le Portail de licences NVIDIA ou inscrivez-vous pour une évaluation.

GPU AMD

vGPU est une fonctionnalité réservée à NVIDIA . Les GPU AMD ne sont pas pris en charge pour le découpage en GPU virtuels dans VergeOS. Les GPU AMD peuvent toutefois être utilisés via un passthrough PCI un à un.

MIG et profils vGPU hétérogènes

À partir de VergeOS 26.1.3, les GPU NVIDIA pris en charge peuvent être configurés avec des options supplémentaires de partitionnement vGPU :

• Multi-Instance GPU (MIG) -- un seul GPU pris en charge peut être partitionné en jusqu'à sept instances isolées matériellement, offrant un calcul, une mémoire et une bande passante mémoire garantis par instance sans contention de ressources. Nécessite la prise en charge du périphérique (pilote NVIDIA data-center le plus récent recommandé).
• Profils vGPU hétérogènes -- plusieurs types et tailles traditionnels de profils vGPU peuvent s'exécuter simultanément sur le même périphérique physique. Nécessite la version 17.2 ou ultérieure du pilote NVIDIA et la prise en charge du périphérique. Les profils MIG et traditionnels ne peuvent pas être mélangés sur le même périphérique physique.

Procédure de configuration

Côté hôte :

1. Obtenez le pilote groupé NVIDIA Linux-KVM adapté à votre matériel GPU via le portail de licences NVIDIA.
2. Téléversez le paquet de pilotes vers le vSAN VergeOS (Système > Fichiers ou téléversement par glisser-déposer).
3. Accédez à Infrastructure > Ressources et cliquez sur Périphériques PCI, puis filtrez par Type = Contrôleur d'affichage pour afficher les GPU physiques compatibles.
4. Sélectionnez le ou les GPU cibles et cliquez sur Créer la ressource.
5. Choisissez un groupe de ressources NVIDIA vGPU existant ou créez-en un nouveau (Type : NVIDIA vGPU).
6. Lors de la création du groupe de ressources, sélectionnez le profil vGPU (détermine l'allocation de mémoire tampon d'image par VM).
7. Redémarrez le ou les nœuds associés si vous y êtes invité.

Vérification des pilotes pris en charge

Dans l’interface VergeOS, accédez à Gestionnaire de ressources > Groupes > Nouveau, définissez Type sur NVIDIA vGPU, et cliquez sur le bouton pour afficher les pilotes tiers compatibles. Utilisez le pilote le plus récent compatible avec votre matériel.

Côté VM :

1. Ouvrez le tableau de bord de la VM cible et cliquez sur Périphériques > Nouveau.
2. Définissez Type sur NVIDIA vGPU et sélectionnez le groupe de ressources.
3. Cliquez sur Soumettre et redémarrer la VM.
4. Installez le pilote invité NVIDIA GRID dans la VM (correspondant à la branche du pilote de l'hôte).
5. Générez un jeton de configuration client sur le serveur de licences NVIDIA, téléchargez-le dans l'invité de la VM, puis redémarrez la VM.

Cartes réseau à fonction virtuelle SR-IOV

La virtualisation des entrées/sorties à racine unique (SR-IOV) crée plusieurs fonctions virtuelles (VF) à partir d'un seul adaptateur réseau physique compatible SR-IOV. Chaque VF se comporte comme une carte réseau indépendante pouvant être attribuée à une VM, offrant des performances réseau proches du natif en contournant la pile réseau logicielle.

Cas d'utilisation courants : charges de travail sensibles à la latence, pipelines de données à haut débit, NFV (virtualisation des fonctions réseau) et scénarios nécessitant un accès direct à la carte réseau.

VergeOS fournit des adaptateurs réseau virtualisés intégrés avec une portabilité, une redondance et des fonctions d'orchestration complètes. Les cartes réseau VF SR-IOV contournent le réseau VergeOS, ce qui signifie que vous perdez la portabilité native, le basculement et d'autres fonctionnalités réseau gérées. N'utilisez SR-IOV que lorsque le passthrough direct de la carte réseau est une exigence ferme.

Procédure de configuration

1. Accédez à Infrastructure > Ressources et cliquez sur Cartes réseau SR-IOV.
2. Cliquez sur Périphériques PCI NIC pour lister les périphériques physiques compatibles.
3. Sélectionnez le ou les NIC cibles et cliquez sur Créer la ressource.
4. Créez un nouveau groupe de ressources SR-IOV (Type : Carte réseau SR-IOV) et configurez :

   • Nombre de périphériques VF par périphérique physique
   • VLAN natif (facultatif)
   • Limites de bande passante (débit d'émission minimal et maximal en Mbps)
   • État du lien virtuel (Auto, Activer ou Désactiver)
   • Vérification de l'usurpation, Confiance, et Priorité QoS paramètres
5. Rattachez la VF SR-IOV à une VM via Périphériques > Nouveau > Carte réseau SR-IOV.
6. Installez le pilote de carte réseau approprié dans le système d'exploitation invité.

Passthrough de périphériques USB

Le passthrough USB permet à une VM d'accéder à un périphérique USB connecté à l'hôte comme s'il était directement attaché. Cela est utile pour les clés matérielles de licence, les caméras de sécurité, les claviers/souris et d'autres périphériques USB.

Procédure de configuration

1. Accédez à Infrastructure > Ressources (ou un tableau de bord de nœud spécifique).
2. Cliquez sur Périphériques USB pour lister les périphériques USB détectés.
3. Sélectionnez le ou les périphériques cibles et cliquez sur Créer la ressource.
4. Créez ou sélectionnez un groupe de ressources USB (Type : USB).
5. Configurez les paramètres facultatifs : Autoriser la réinitialisation de l'invité et Autoriser la réinitialisation totale de l'invité.
6. Rattachez le périphérique USB à une VM via Périphériques > Nouveau > USB.

Passage de périphériques aux locataires

Les quatre types de passthrough (PCI, NVIDIA vGPU, carte réseau SR-IOV, USB) peuvent être partagés jusqu'aux locataires, permettant aux administrateurs de locataires d'affecter des périphériques à leurs propres VM. Lorsque des périphériques sont passés à un locataire :

• Un un nouveau groupe de ressources est automatiquement créé à l'intérieur du locataire.
• Les périphériques sont provisionnés en mode épais -- le locataire possède exclusivement le ou les périphériques, même lorsqu'ils ne sont pas utilisés.
• La VM du locataire doit s'exécuter sur le nœud du locataire où le périphérique est attaché.

Procédure :

1. Accédez au tableau de bord du locataire (Locataires > Liste > sélectionnez le locataire).
2. Cliquez sur Nœuds, puis double-cliquez sur un nœud du locataire.
3. Cliquez sur Périphériques > Nouveau.
4. Sélectionnez le périphérique Type et configurez la quantité.
5. Cliquez sur Soumettre. Le groupe de ressources est maintenant disponible dans le locataire.

Comparaison des types de passthrough

Fonctionnalité	PCI un à un	NVIDIA vGPU	Carte réseau SR-IOV	USB
Partage	1 périphérique : 1 VM	1 GPU : plusieurs VM	1 NIC : plusieurs VF	1 périphérique : 1 VM
Migration à chaud	Non	Oui (expérimental, 4.13+)	Non	Non
IOMMU requis	Oui	Oui	Oui	Non
Pilote requis	Spécifique au fournisseur	NVIDIA GRID	Spécifique au fournisseur	Varie
Prise en charge des locataires	Oui (épais)	Oui (épais)	Oui (épais)	Oui (épais)
Cas d'utilisation	GPU dédié, FPGA, HBA	VDI, inférence IA/ML, rendu	Réseautage à faible latence, NFV	Clés de licence, périphériques

Cas d'utilisation et recommandations

VDI et bureaux distants

Utilisez NVIDIA vGPU pour partager un seul GPU entre des dizaines de bureaux virtuels. Les profils vGPU vous permettent d'équilibrer l'allocation de mémoire tampon d'image par utilisateur. Prend en charge la migration à chaud pour une maintenance sans interruption.

Entraînement IA / ML

Pour les charges de travail d'entraînement dédiées, utilisez le passthrough PCI un à un pour donner à une VM un accès complet à un GPU physique. Pour un accès partitionné aux GPU de centre de données prenant en charge MIG (comme les NVIDIA A100 ou H100), utilisez des profils vGPU basés sur MIG. MIG Pour l'inférence ou les charges plus légères, vGPU offre un partage efficace.

Réseautage haute performance

Les cartes réseau VF SR-IOV fournissent un débit réseau proche du natif pour les applications sensibles à la latence comme l'analytique en temps réel, le trading financier ou la virtualisation des fonctions réseau.

Périphériques matériels

Le passthrough USB permet aux VM d'accéder à des clés matérielles de licence, des caméras de sécurité, des lecteurs de codes-barres et d'autres périphériques USB comme s'ils étaient directement connectés.

Points clés

• Les groupes de ressources et les règles de ressources sont le mécanisme universel pour tout passthrough de périphériques dans VergeOS -- apprenez-le une fois, appliquez-le partout.
• La configuration du BIOS (VT-d/VT-x pour Intel, AMD-Vi/IOMMU pour AMD) est un prérequis pour tout passthrough basé sur PCI.
• NVIDIA vGPU est le seul type de passthrough qui prend en charge la migration à chaud (expérimental, 4.13+) -- ce qui en fait le choix privilégié pour les charges de travail GPU nécessitant une haute disponibilité, bien que cette fonctionnalité doive être validée dans votre environnement avant une utilisation en production.
• Le passthrough PCI un à un offre des performances maximales du périphérique mais lie la VM à un nœud spécifique.
• Cartes réseau SR-IOV contournent le réseau virtuel de VergeOS pour obtenir un débit proche du natif, mais sacrifient les fonctionnalités réseau gérées.
• Tous les types de périphériques peuvent être partagés avec les locataires via le provisionnement épais, permettant aux MSP d'offrir des GPU ou du matériel spécialisé à des clients individuels.