在Arch Linux上使用GVT-g直通Intel核显至Windows虚拟机#

先说结论和限制#

Intel GVT-g 是 Intel i915 驱动里的 vGPU/mdev 方案。它不是把整块核显独占直通给虚拟机，而是在宿主机继续使用核显的同时，把核显资源切成一个或多个 mediated device，再通过 VFIO 交给虚拟机。虚拟机里看到的是一块 Intel 显卡，可以安装 Intel 官方驱动，性能通常比 QXL、virtio-gpu 或纯软件渲染好得多。

但是它有几个必须先接受的限制：

1. GVT-g 主要支持 Broadwell 到 Comet Lake 这一代区间的 Intel iGPU。Ice Lake 移动平台、Gen11 以及更新的 Xe/Gen12 架构通常不支持 GVT-g。新平台应优先看 SR-IOV 或完整设备直通。
2. Intel 的 intel/gvt-linux 仓库已经在 2024-10-03 归档，并明确写明项目不再维护，且存在已知安全逃逸问题。因此不要把不可信虚拟机接到这个方案上。
3. GVT-g 依赖 Intel VT-d/IOMMU、i915.enable_gvt=1、kvmgt、mdev、VFIO 以及 libvirt/QEMU 对 mdev 的支持。少一个环节都会导致 mdev_supported_types 不出现。

本文的宿主机为 Intel CPU + Intel 核显，核显 PCI 地址为 0000:00:02.0。这是多数笔记本和台式机的默认地址，但不要盲信，实际应以 lspci -D -nn 为准。

一、BIOS/UEFI 固件设置#

重启进入主板或笔记本固件设置，确认至少开启：

• Intel Virtualization Technology 或 VT-x：KVM 虚拟化 CPU 需要。
• Intel VT-d：IOMMU/VFIO 需要，GVT-g 必须启用。
• 核显保持启用：如果机器有独显，不要把 iGPU 完全禁用。

进入系统后可以先做硬件检查：

1
lscpu | grep -E 'Virtualization|Model name'
2
lspci -D -nn | grep -Ei 'vga|3d|display'

输出结果应类似，保证核显型号在上述允许范围内：

1
0000:00:02.0 VGA compatible controller [0300]: Intel Corporation UHD Graphics 620 [8086:5917]

二、安装 QEMU/KVM、libvirt 和 virt-manager#

先更新系统：

1
sudo pacman -Syyu

安装 QEMU/KVM、libvirt 和 virt-manager 以及必要依赖：

1
sudo pacman -S qemu-full virt-manager libvirt ovmf dnsmasq vde2 iproute2

这里需要注意一个 Arch 包名变化：当前 Arch 官方仓库中的 OVMF 包名是 edk2-ovmf，不是 ovmf (本文写作时间为2026年5月)。如果 pacman 报 target not found: ovmf，请使用：

1
sudo pacman -S qemu-full virt-manager libvirt edk2-ovmf dnsmasq vde2 iproute2

各包的作用如下：

• qemu-full：完整 QEMU 安装集合。提供 qemu-system-x86_64、qemu-img、各类 block/audio/display 后端和桌面虚拟化常用模块。GVT-g 最终由 QEMU 的 vfio-pci 设备把 mdev 交给虚拟机。
• virt-manager：图形化虚拟机管理器。它调用 libvirt 创建、编辑、启动虚拟机，适合先完成 Windows/Linux 虚拟机基础配置，再手动补充 GVT-g XML。
• libvirt：虚拟机管理守护进程和 API。负责保存 domain XML、管理存储池、网络、权限、mdev/hostdev 设备，以及调用 QEMU。
• edk2-ovmf / 老文档里的 ovmf：虚拟机 UEFI 固件。Windows 11 基本应使用 OVMF；Secure Boot 相关固件文件通常位于 /usr/share/edk2/x64/。
• dnsmasq：libvirt 默认 NAT 网络的 DHCP/DNS 后端。一般不要手动启动系统级 dnsmasq.service，libvirt 会为每个虚拟网络启动自己的 dnsmasq 实例。
• vde2：Virtual Distributed Ethernet，QEMU 可用的虚拟以太网工具。普通 virt-manager/libvirt NAT 网络不一定直接用到它，但安装完整 QEMU 桌面环境时常见。
• iproute2：提供 ip、ss、tc 等网络工具。排查 virbr0、tap、路由和地址时必备。

如果 libvirt 默认 NAT 网络报错，还可能需要额外安装：

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sudo pacman -S iptables-nft

libvirt 把 dnsmasq 和 iptables-nft 都列为默认 NAT/DHCP 网络相关的可选依赖。

启用 libvirt：

1
sudo systemctl enable --now libvirtd

把当前用户加入常用虚拟化组：

1
sudo usermod -aG libvirt,kvm "$USER"

注销并重新登录，或者临时执行：

1
newgrp libvirt

启动并设置默认 NAT 网络自启：

1
sudo virsh net-autostart default
2
sudo virsh net-start default
3
sudo virsh net-list --all

如果 default 已经是 active，net-start 报错“already active”是正常现象。

三、设置 GRUB 内核参数#

GVT-g 需要 IOMMU 和 i915 GVT 开关。编辑：

1
vim /etc/default/grub

找到 GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT，加入下面这些参数：

1
intel_iommu=on iommu=pt i915.enable_gvt=1 i915.enable_guc=0 i915.enable_fbc=0

一个完整例子：

1
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="loglevel=3 quiet"
2

3
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="loglevel=3 quiet intel_iommu=on iommu=pt i915.enable_gvt=1 i915.enable_guc=0 i915.enable_fbc=0"

参数解释：

• intel_iommu=on：启用 Intel VT-d/IOMMU。没有它，VFIO/mdev 设备无法安全分配给虚拟机。
• i915.enable_gvt=1：启用 i915 的 GVT-g 支持。没有它，通常不会出现 /sys/bus/pci/devices/0000:00:02.0/mdev_supported_types/。
• i915.enable_guc=0：关闭 GuC/HuC 固件加载。ArchWiki 中对 GVT-g 与 GuC/HuC 的组合有警告，为了稳定性这里按 GVT-g 文档关闭。
• i915.enable_fbc=0：可选，关闭 framebuffer compression。在使用 DMA-BUF 显示的场景下更稳定。
• iommu=pt：可选，把未直通设备放在 passthrough IOMMU 模式，可能降低宿主机 IOMMU 开销。

生成 GRUB 配置：

1
sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

然后重启：

1
sudo reboot

重启后确认参数生效：

1
cat /proc/cmdline
2
dmesg | grep -Ei 'DMAR|IOMMU|GVT|i915'

能看到类似 Intel-IOMMU: enabled、DMAR、GVT、i915 的相关输出则证明配置成功。如果完全没有 IOMMU 信息，先参考第一步在 BIOS 检查 VT-d，再检查 GRUB 参数是否真的生效。

四. 启动 KVM、VFIO 和 mdev 模块#

创建 /etc/modules-load.d/kvm.conf：

1
sudoedit /etc/modules-load.d/kvm.conf

写入：

1
kvm
2
kvm_intel
3
kvmgt
4
vfio
5
vfio_iommu_type1
6
mdev

说明：

• kvm：KVM 核心模块。
• kvm_intel：Intel CPU 的 KVM 加速模块。AMD 平台才是 kvm_amd，但本文是 Intel GVT-g。
• kvmgt：Intel GVT-g 的 KVM 后端。
• vfio：VFIO 核心，用于直通设备到虚拟机。
• vfio_iommu_type1：VFIO IOMMU 后端，GVT-g mdev 需要它来分配给虚拟机。
• mdev：Linux mediated device 框架。

有些内核会把某些模块编译进内核，lsmod 看不到不一定是坏事；但如果systemd-modules-load 明确报模块不存在，要确认当前正在运行的内核和/usr/lib/modules/$(uname -r) 是否匹配。Arch 更新内核后未重启时，很容易出现“新模块目录已安装，当前运行旧内核加载不到模块”的现象。

立即加载一次，避免等待重启：

1
sudo modprobe kvm
2
sudo modprobe kvm_intel
3
sudo modprobe vfio
4
sudo modprobe vfio_iommu_type1
5
sudo modprobe mdev
6
sudo modprobe kvmgt

检查：

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lsmod | grep -E 'kvm|kvm_intel|kvmgt|vfio|mdev'

再检查核显是否暴露 mdev 类型：

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ls /sys/bus/pci/devices/0000:00:02.0/mdev_supported_types/

如果目录不存在，优先排查：

1. CPU/iGPU 是否在 GVT-g 支持范围内。
2. BIOS 是否开启 VT-d。
3. /proc/cmdline 是否真的有 intel_iommu=on i915.enable_gvt=1 i915.enable_guc=0。
4. kvmgt 模块是否成功加载。
5. dmesg | grep -i gvt 是否出现 Unsupported device. GVT-g is disabled。

五、安装并使用 mdevctl 创建 GVT-g vGPU#

mdevctl 是 mediated device 的管理和持久化工具。它会把定义保存到 /etc/mdevctl.d/，并通过 udev 在父设备可用时自动创建设置为 auto 的 mdev。

安装 mdevctl 的 AUR 包：

1
yay -S mdevctl

安装后列出可创建的 mdev 类型：

1
mdevctl types

具体名字由平台决定，一般来说，同一平台内编号更低的类型分配更多显存、更高分辨率或更多 GPU 时间片，但可同时创建的实例更少。创建前可以看 mdevctl types 命令的输出：

例如：

1
0000:00:02.0
2
  i915-GVTg_V5_4
3
    Available instances: 0
4
    Device API: vfio-pci
5
    Name: GVTg_V5_4
6
    Description: low_gm_size: 128MB, high_gm_size: 512MB, fence: 4, resolution: 1920x1080, weight: 4
7
  i915-GVTg_V5_8
8
    Available instances: 0
9
    Device API: vfio-pci
10
    Name: GVTg_V5_8
11
    Description: low_gm_size: 64MB, high_gm_size: 384MB, fence: 4, resolution: 1024x768, weight: 2

定义一个自动启动的 GVT-g vGPU：

1
sudo mdevctl define --auto --uuid $(uuidgen) --parent 0000:00:02.0 --type i915-GVTg_V5_4

注意：define --auto 的含义是“创建持久化定义，并设置为父设备出现时自动启动”。它不会总是等价于“当前立刻创建一个已经运行的 mdev”。为了现在就用，继续执行：

1
sudo mdevctl start --uuid "$GVT_UUID"

检查当前运行的 mdev：

1
mdevctl list
2
mdevctl list -d
3
ls -l "/sys/bus/mdev/devices/$GVT_UUID"

可以看到 GVT-g vGPU 设备成功创建，如果 virt-manager 或 libvirt 看不到新设备，重启 libvirt：

1
sudo systemctl restart libvirtd

如果要删除设备：

1
sudo mdevctl stop --uuid "$GVT_UUID"
2
sudo mdevctl undefine --uuid "$GVT_UUID"

六、用 virt-manager 创建基础虚拟机#

建议先创建一台普通虚拟机，安装好系统和驱动，再添加 GVT-g。这样排错简单，毕竟如果加 GVT-g vGPU 后黑屏，还能回退到普通显示设备。

6.1 新建虚拟机#

打开 virt-manager （安装后在DE桌面环境中名字往往是 “虚拟系统管理器”） ，在界面中：

1. 连接到 QEMU/KVM 系统会话，不是用户会话。系统会话通常显示为 qemu:///system，权限和 mdev/VFIO 配合更省事。
2. 点击“新建虚拟机”。
3. 选择本地 ISO，例如 Windows 11 的镜像文件。
4. 选择系统类型。Windows 11 请选择 Windows 11，或至少 Windows 10/11 相近模板。
5. 分配 CPU 和内存。示例：4 vCPU、8 GiB RAM。
6. 创建 qcow2 磁盘。示例：60 GiB 或更大。
7. 勾选“安装前自定义配置”。

新建虚拟机

6.2 配置基础硬件#

在“概况”里调整：

• 芯片组：Q35。
• 固件：UEFI x86_64 / OVMF。Windows 11 推荐 UEFI + TPM 2.0。
• CPU：host-passthrough。注意在拓扑中勾选手动设置CPU拓扑，例如设置 sockets=1（插槽数）、cores=2（核心数）、threads=2（线程数）即表示共分配 1x2x2=4 个CPU核心。
• 磁盘总线：新装系统推荐 VirtIO，但 Windows 安装时要加载 VirtIO 驱动 ISO；为了省事也可以先用 SATA，安装完再迁移。
• 网卡：virtio 性能最好；若安装阶段缺驱动，可临时用 e1000e。
• 显示：初始安装阶段先保留 SPICE + Video QXL 或 Virtio，安装完系统和远程访问后再移除。
• Windows 11：添加 TPM，型号选 CRB，版本 2.0。

配置基础硬件

启动虚拟机，完成系统安装。Windows 客户机里建议安装：

• VirtIO 驱动：磁盘、网卡、balloon、qemu guest agendt 等客户机驱动，可以点击下载链接跳转至Fedora People的virtio-win.iso最新版下载页面。
• Intel 核显驱动：添加 GVT-g 后需要它接管 vGPU，可以先在 Intel 官网下载驱动程序

在虚拟机下载 virtio-win.iso 后可以直接在资源管理器中双击打开，之后分别安装 virtio-win-gt-x64.msi（图形相关驱动）和 virtio-win-guest-tools-x64.msi（增强功能工具）。安装完成后重启虚拟机。

安装 virtio-win 驱动

安装 Intel 核显驱动

安装 virtio-win 驱动后主机便可以与虚拟机共享剪贴板、传输文件、调整分辨率（但其驱动的 QXL 虚拟显卡性能远远不如接下来将要添加的 GVT-g vGPU）。

七、在 virt-manager 中添加 GVT-g vGPU#

关闭虚拟机，注意不要挂起，而是完全关闭虚拟机。

1. 打开虚拟机“详细信息”。
2. 点击“添加硬件”。
3. 选择 MDEV主机设备。
4. 找到刚创建的 GVT-g vGPU mdev 设备，名称通常包含 UUID，或显示为 mdev_...。
5. 添加到虚拟机。

添加后启动虚拟机，如果一切顺利，客户机里应该能看到新的 Intel 显卡设备（或除了已经添加的QXL显卡外，额外显示一个 Microsoft 标准显示适配器），安装官方的 Intel 显卡驱动后就可以使用了。

八、显示输出：使用 Looking Glass 标准共享内存#

安装好 Intel 显卡驱动后，虚拟机里通常会同时看到 QXL/virtio 虚拟显卡和 Intel GVT-g vGPU。为了让 Windows 桌面真正跑在 Intel vGPU 上，同时获得比 SPICE/QXL 更流畅的低延迟画面，本文使用 Looking Glass 作为显示输出方案。

NOTE

需要特别说明的是：Looking Glass 官方更推荐 KVMFR 模块，因为 KVMFR 可以让 GPU 通过 DMA 访问共享内存，性能更好。但经过实测 KVMFR 方式会与 virtiofs 冲突，无法将Arch Linux主机的文件夹共享至虚拟机，原因是 virtiofs 依赖虚拟机内存共享来完成零拷贝的数据读写，但是 virtiofs 无法将 KVMFR 模块创建的设备的内存共享，造成冲突。因此本文按照 Looking Glass B7 文档中的 IVSHMEM 共享内存方式 方式配置，也就是使用 /dev/shm/looking-glass 作为标准共享内存后端。

1
<shmem name="looking-glass">
2
  <model type="ivshmem-plain"/>
3
  <size unit="M">32</size>
4
</shmem>

1
宽度 x 高度 x BPP x 2 = frame size in bytes
2
frame size / 1024 / 1024 = frame size in MiB
3
frame size in MiB + 10 = required size in MiB
4
向上取整到 2 的幂 = 最终大小

1
vim /etc/tmpfiles.d/10-looking-glass.conf

1
# Type Path                    Mode UID         GID Age Argument
2
f /dev/shm/looking-glass       0660 User        kvm -

1
sudo systemd-tmpfiles --create /etc/tmpfiles.d/10-looking-glass.conf
2
ls -l /dev/shm/looking-glass

1
sudo rm -f /dev/shm/looking-glass
2
sudo systemd-tmpfiles --create /etc/tmpfiles.d/10-looking-glass.conf

1
yay -S looking-glass

九、验证虚拟机的 GVT-g vGPU 是否正常工作#

虚拟机启动前确认 mdev 存在：

1
mdevctl list
2
ls /sys/bus/mdev/devices/

启动虚拟机后查看 QEMU 日志：

1
sudo journalctl -u libvirtd -b
2
sudo ls /var/log/libvirt/qemu/
3
sudo tail -n 200 /var/log/libvirt/qemu/<虚拟机名称>.log

虚拟机内验证：设备管理器中应出现 Intel 显卡；安装 Intel 驱动后不应是 Microsoft基本显示适配器。

宿主机验证 GPU 活动可用：

1
sudo pacman -S intel-gpu-tools
2
sudo intel_gpu_top

如果虚拟机观看视频时能看到 render/blitter/video 活动变化，说明 vGPU 在工作。

十、常见故障#

1
cat /proc/cmdline
2
lsmod | grep -E 'kvmgt|mdev|vfio'
3
dmesg | grep -Ei 'gvt|i915|dmar|iommu'
4
lspci -D -nn | grep -Ei 'vga|display'

1
cat /sys/bus/pci/devices/0000:00:02.0/mdev_supported_types/i915-GVTg_V4_1/available_instances

1
mdevctl list

1
sudo systemctl restart libvirtd

1
virsh nodedev-list --cap mdev
2
virsh nodedev-list --cap mdev_types