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Grâce au DirectPath I/O (plus connu sous le nom de "PCI passthrough") supporté par l'hyperviseur VMware ESXi, vous avez la possibilité de passer différents composants PCI, des cartes graphiques compatibles (moyennant une configuration supplémentaire spécifique), des contrôleurs USB, ... à une machine virtuelle.
Ce qui vous permet d'utiliser certains composants de l'ordinateur / serveur physique depuis une machine virtuelle.

1. Qu'est-ce que DirectPath I/O
2. Avantage de DirectPath I/O
3. Inconvénients de DirectPath I/O
4. Pré-requis
5. Activer le passage d'un périphérique PCI de votre ordinateur / serveur sous VMware ESXi 6.7
6. Configurer la machine virtuelle pour lui passer un périphérique PCI
7. Périphérique PCI visible dans la machine virtuelle

1. Qu'est-ce que DirectPath I/O

DirectPath I/O permet à une machine virtuelle d'utiliser un périphérique physique compatible de l'hôte.

Grâce à DirectPath I/O, vous pouvez aussi diviser un périphérique physique en plusieurs cartes virtuelles.
Ce qui notamment le cas pour les cartes réseau supportant cette technologie DirectPath I/O et pour les cartes graphiques NVIDIA GRID qui permettent d'allouer des coeurs graphiques virtuels (vGPU) plutôt que de passer la carte graphique entière à une machine virtuelle.

Pour finir, vous pourrez aussi passer des dongles USB physiques qui sont parfois utilisés en tant que licence pour certains logiciels professionnels.
Dans ce cas, il suffira de passer le contrôleur USB approprié à la machine virtuelle si le passage du dongle USB en tant que périphérique USB ne fonctionne pas dans votre cas.

2. Avantage de DirectPath I/O

Grâce à DirectPath I/O, vous pouvez améliorer les performances réseau ou graphiques (en fonction du type de périphérique DirectPath I/O utilisé) d'une ou plusieurs machines virtuelles.
En effet, la machine virtuelle sera en mesure d'utiliser directement le périphérique physique concerné sans passer par la couche de virtualisation de VMware ESXi.

3. Inconvénients de DirectPath I/O

Attention : bien que DirectPath I/O puisse être intéressant dans certains cas, l'utilisation de DirectPath I/O sur une machine virtuelle vous empêchera également d'utiliser de nombreuses fonctionnalités de VMware vSphere :

• impossible de suspendre (mettre en pause) une machine virtuelle ou la restaurer (play).
• impossible d'ajouter ou de retirer des périphériques virtuels à chaud.
• pas de tolérance de panne étant donné que Fault Tolerance (FT) ne sera plus disponible.
• impossible de créer des instantanés (snapshots) pour sauvegarder rapidement l'état de la machine virtuelle.
• impossible de migrer cette machine virtuelle via vMotion étant donné que celle-ci est liée à un périphérique physique de l'hôte VMware ESXi où elle se trouve actuellement.
• pas de haute disponibilité (HA) possible.

Autrement dit, n'utilisez DirectPath I/O que si vous en avez réellement besoin. Car cela peut rapidement compliquer la création de sauvegardes ou de tolérance de panne.

Sources :

• Activer DirectPath I/O pour NVIDIA GRID sur un hôte - VMware Docs
• DirectPath I/O - VMware Docs
• vSphere VMDirectPath I/O and Dynamic DirectPath I/O: Requirements for Platforms and Devices (2142307)

4. Pré-requis

L'utilisation de DirectPath I/O requiert :

• l'utilisation d'un matériel compatible avec VMware ESXi.
• l'utilisation de périphériques compatibles avec cette technologie DirectPath I/O.
• le support de l'Intel VT-d ou de l'IOMMU chez AMD par le processeur de votre serveur.
• l'activation de ce support (Intel VT-D / AMD IOMMU) dans le BIOS de la carte mère de votre serveur.

5. Activer le passage d'un périphérique PCI de votre ordinateur / serveur sous VMware ESXi 6.7

Pour activer le passage d'un périphérique PCI de votre ordinateur / serveur sous VMware ESXi 6.7, connectez-vous à l'interface web de celui-ci et allez dans : Hôte -> Gérer.

Ensuite, allez dans l'onglet "Matériel" et cherchez le composant souhaité.
Dans notre cas, nous avons cherché le mot-clé "USB" pour trouver le contrôleur "ASMedia Technology Inc. ASM2142 USB 3.1 Host Controller" correspondant au port USB 3.1 situé en haut de notre carte mère "Asus WS X299 SAGE/10G".
Pour le moment, VMware ESXi nous indique que le "relais" est désactivé. Ce qui signifie que pour le moment, VMware ESXi voit ce périphérique et que si nous branchons notre clé USB sur un port USB de ce contrôleur, celle-ci sera disponible depuis l'hyperviseur VMware ESXi.

Pour masquer ce contrôleur USB de notre hyperviseur VMware ESXi 6.7 et donc le rendre utilisable par n'importe quelle machine virtuelle, sélectionnez ce périphérique PCI et cliquez sur "Basculer le relais".

Notes :

• "relais" = "passthrough" en anglais.
• les périphériques PCI affichés en gris ne peuvent pas être passés à une machine virtuelle, car cela n'est pas compatible dans votre cas. Comme vous l'indique VMware ESXi dans la colonne "Relais".

Une fois que le relais a été activé ou désactivé pour un périphérique, vous devrez redémarrer l'hôte (l'hyperviseur VMware ESXi) pour que le changement soit pris en compte.
Comme indiqué dans l'avertissement qui s'affiche :

Plain Text

Le relais a été basculé pour le périphérique ASMedia Technology Inc. ASM2142 USB3.1 Host Controller. Les modifications prendront effet uniquement après le redémarrage de l'hôte.

Pour cela, cliquez sur le bouton "Redémarrer l'hôte".

Ignorez le fait que l'hyperviseur VMware n'est pas en mode de maintenance si vous êtes sûr qu'aucune machine virtuelle n'est en cours d'exécution et qu'aucune d'entre-elles ne peut être démarrée par quelqu'un d'autre à distance, en cliquant sur : Redémarrer.

Si vous retournez dans "Hôte -> Gérer -> Matériel", vous verrez que le relais est maintenant activé pour le périphérique PCI souhaité.

6. Configurer la machine virtuelle pour lui passer un périphérique PCI

Une fois le relais (passthrough) activé sur le périphérique PCI souhaité, modifiez la machine virtuelle souhaitée.

Et cliquez sur : Ajouter un autre périphérique -> Périphérique PCI.

Une nouvelle ligne "Nouveau périphérique PCI" apparait avec la liste des périphériques PCI disponibles sur l'hôte (l'hyperviseur VMware ESXi).
Dans notre cas, il n'y a que notre contrôleur "ASM2142 USB 3.1 Host Controller - 0000:03:00:0".

Important : à partir du moment où vous passez un périphérique PCI de l'hôte à une machine virtuelle, vous êtes obligé de réserver toute la mémoire vive allouée à celle-ci pour pouvoir démarrer celle-ci.
Pour cela, dans la section "Mémoire" du matériel virtuel de votre machine virtuelle, cochez la case "Réserver toute la mémoire de l'invité (entièrement verrouillée)".

Autrement dit, au démarrage de la machine virtuelle, la quantité de RAM indiquée ici sera entièrement réservée pour cette machine virtuelle lorsque celle-ci aura démarré.

Le message "La machine virtuelle [nom de la VM] a été reconfigurée" apparait.
Maintenant, vous pouvez démarrer votre machine virtuelle en cliquant sur "Mettre sous tension".

Si vous n'avez pas réservé la RAM (mémoire vive) allouée à votre machine virtuelle dans son matériel virtuel, votre machine virtuelle ne sera pas en mesure de démarrer et cette erreur s'affichera :

Plain Text

Echec de la mise sous tension de la machine virtuelle [nom de la VM]. Paramètre de mémoire non valide : la réservation de mémoire (sched.mem.min) doit être égale à memsize(4096). Cliquez ici pour plus de détails.

7. Périphérique PCI visible dans la machine virtuelle

Une fois la machine virtuelle démarrée, vous pourrez voir que le périphérique PCI passé est visible par le système d'exploitation invité.
Notez que cela peut nécessiter l'installation manuelle du pilote associé dans le système d'exploitation si celui-ci n'est pas supporté nativement par ce système d'exploitation.
Dans notre cas, Windows 10 a installé automatiquement le pilote pour celui-ci, donc l'installation manuelle d'un pilote supplémentaire n'est pas nécessaire.

Pour ce tutoriel, nous avions branché une clé USB sur le port USB 3.1 de ce contrôleur et comme prévu, celle-ci apparait donc dans la machine virtuelle.
Mais, l'avantage du DirectPath I/O (ou "PCI passthrough") dans ce cas-ci est que l'on peut débrancher la clé USB et la brancher à nouveau ultérieurement sans devoir reconfigurer la machine virtuelle, étant donné que nous passons directement le contrôleur USB et non la clé USB en elle-même.

Si vous avez passé un autre type de périphérique PCI, vous pouvez le voir dans le gestionnaire de périphériques.
Pour cela, dans l'explorateur de fichiers de Windows, faites un clic droit "Gérer" sur "Ce PC" (ou "Ordinateur" en fonction de votre version de Windows).

Cliquez sur "Gestionnaire de périphériques" et vous trouverez votre périphérique PCI dans la partie droite.
Dans notre cas, dans la section "Contrôleur de bus USB", nous pouvons trouver notre "Contrôleur hôte ASMedia USB 3.1 eXtensible - 1.10 (Microsoft)".