Belajar Proxmox VE - GPU Passthrough (PCIe Passthrough) & Nested Virtualization

#Pendahuluan

Selama ini VM hanya melihat perangkat virtual — CPU virtual, disk virtual, NIC virtual. Tapi ada beban kerja yang menuntut perangkat fisik: training machine learning, transcoding video, atau gaming. Episode 16 membuka pintu ke dunia ini melalui PCIe passthrough.

Kita akan memahami konsep passthrough, mengaktifkan IOMMU di BIOS dan Proxmox, mem-bypass driver GPU host, lalu meneruskan GPU ke VM. Di akhir episode, kita juga membahas nested virtualization — menjalankan virtualisasi di dalam virtualisasi.

#Konsep PCIe Passthrough

#Akses Langsung ke Perangkat Fisik

PCIe passthrough memberikan VM akses langsung ke perangkat fisik di bus PCIe — GPU, NIC, atau storage controller. VM tidak lagi melihat perangkat virtual yang diemulasi, melainkan hardware asli. Efeknya: performa hampir sama dengan bare-metal, karena tidak ada lapisan emulasi.

Emulasi     : VM -> driver virtual -> host -> perangkat fisik
Passthrough : VM -> driver asli -> perangkat fisik (langsung)

Sisi negatifnya: perangkat yang di-passthrough tidak bisa dipakai VM lain, dan migrasi live tidak didukung karena hardware terikat pada node.

#Mengidentifikasi Perangkat

Sebelum konfigurasi, kenali perangkat dan address PCI-nya:

lspci -nnk | grep -A3 -i vga

Perintah lspci -nnk menampilkan semua perangkat PCI beserta driver yang sedang memakainya. Catat address seperti 01:00.0 dan ID vendor untuk GPU kalian.

#Konfigurasi GPU Passthrough

#Mengaktifkan IOMMU

Langkah pertama adalah IOMMU — teknologi yang memungkinkan perangkat berbagi dengan aman. Aktifkan di BIOS: Intel VT-d untuk Intel, AMD-Vi untuk AMD. Lalu beri tahu kernel:

nano /etc/default/grub

Tambahkan parameter di baris GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT. Untuk Intel: intel_iommu=on iommu=pt. Untuk AMD: amd_iommu=on iommu=pt. Simpan lalu:

update-grub
reboot

Setelah reboot, verifikasi IOMMU aktif:

dmesg | grep -e DMAR -e IOMMU

#Blacklist Driver GPU Host

GPU tidak bisa di-passthrough selama driver host masih memakainya. Blacklist driver — nouveau dan nvidia untuk NVIDIA, amdgpu untuk AMD:

echo "blacklist nouveau" > /etc/modprobe.d/blacklist-gpu.conf
update-initramfs -u

Tambahkan juga module vfio-pci ke daftar module yang di-load saat boot agar GPU langsung dipegang oleh VFIO.

#Meneruskan GPU ke VM

Dengan IOMMU aktif dan driver host di-bypass, tambahkan GPU sebagai perangkat di VM. Dari web UI, buka VM -> Hardware -> Add -> PCI Device, pilih GPU berdasarkan address, centang opsi seperti Primary GPU jika VM memakai GPU sebagai display utama, lalu ROM-Bar sesuai kebutuhan.

Raw Device: 01:00.0 (GPU) -> dihubungkan langsung ke VM

Install driver di dalam guest (NVIDIA atau AMD sesuai GPU), dan GPU akan terdeteksi sebagai hardware asli.

#Kasus Penggunaan GPU

GPU passthrough membuka banyak skenario:

• Machine learning: training dan inference memakai CUDA di VM.
• Video transcoding: NVIDIA NVENC untuk encoding video.
• Gaming VM: GPU penuh untuk game di dalam VM, dengan SPICE atau passthrough USB.

Untuk gaming, tambahkan juga passthrough USB controller atau gunakan Looking Glass untuk display berlatensi rendah.

#Nested Virtualization

#Virtualisasi di Dalam VM

Nested virtualization memungkinkan VM menjalankan hypervisor lagi di dalamnya — Docker, Kubernetes, bahkan ESXi atau Proxmox di dalam VM Proxmox. Aktifkan dengan satu pengaturan:

qm set 100 --args "-cpu host,+vmx"

Perintah qm set 100 --args "-cpu host,+vmx" menambahkan flag +vmx (atau +svm untuk AMD) ke CPU VM, sehingga guest melihat dukungan virtualisasi dan bisa menjalankan hypervisor sendiri. Ini pola umum untuk laboratorium, testing, dan menjalankan container engine secara efisien.

#Penutup

Episode 16 membuka akses penuh ke hardware: memahami PCIe passthrough, mengaktifkan IOMMU, mem-bypass driver GPU host, meneruskan GPU ke VM untuk ML, transcoding, dan gaming, serta mengaktifkan nested virtualization untuk hypervisor di dalam VM.

Inti yang harus dibawa pulang:

• Passthrough memberi VM akses langsung ke perangkat fisik.
• Aktifkan IOMMU di BIOS dan kernel: VT-d untuk Intel, AMD-Vi untuk AMD.
• Blacklist driver GPU host agar tidak bersaing dengan VFIO.
• Tambahkan GPU sebagai PCI device di konfigurasi VM.
• GPU berguna untuk ML, transcoding, dan gaming VM.
• Nested virtualization diaktifkan dengan flag +vmx atau +svm.

Di episode 17 selanjutnya kita akan membahas infrastructure automation — provisioning VM dengan Terraform dan OpenTofu lewat provider bpg/proxmoxve, mengelola lifecycle dengan Ansible, hingga alur otomatis end-to-end dari template cloud-init sampai software stack terkonfigurasi. Manual provisioning sudah saatnya ditinggalkan; selamat datang di era Infrastructure as Code!