现代化日本服务器虚拟化环境中，有时需要让虚拟机直接控制日本服务器上物理硬件设备，如高性能GPU、专用存储控制权或高速网卡。这些被称为“PCI穿透”或“直通”。而实现这项功能的关键前提，是在日本服务器主机上正确配置一个名为IOMMU的核心硬件特性。本文将详细介绍IOMMU的作用，并提供从检查、配置到最终在虚拟机中挂载PCI设备的完整实践流程。

在开始动手配置之前，有几项准备工作至关重要。首先，你需要确认你的日本服务器硬件是否支持IOMMU。这项功能主要依赖于CPU和主板芯片组。对于Intel平台，该技术通常被称为VT-d；对于AMD平台，则叫做AMD-Vi。你可以通过查询CPU和主板的官方规格来确认支持情况。

仅仅硬件支持还不够，你还需要在日本服务器的BIOS或UEFI固件设置中手动开启它。这个选项通常不会在默认设置中启用。你需要重启日本服务器，进入固件设置界面，在“高级”、“CPU配置”或“芯片组配置”等菜单中仔细寻找。对于Intel平台，找到类似“Intel VT for Directed I/O”、“VT-d”的选项；对于AMD平台，则寻找“IOMMU”或“AMD-Vi”选项，将它们的状态从“Disabled”改为“Enabled”。开启后保存并退出。

接下来是操作系统的选择与内核准备。主流的日本服务器操作系统如Ubuntu Server、CentOS/RHEL、Proxmox VE等都支持IOMMU。你需要确保系统内核已经包含了对应平台的IOMMU驱动模块。在Linux系统中，这通常意味着在启动引导器的内核参数里添加特定的启动指令，这是后续所有步骤生效的关键。

配置工作的核心是修改Linux系统的内核启动参数。具体需要添加的参数取决于你的硬件平台。对于使用Intel CPU和芯片组的日本服务器，你需要添加`intel_iommu=on`。对于AMD平台的日本服务器，则添加`amd_iommu=on`。在某些情况下，你可能还需要额外的参数，例如`iommu=pt`，这个参数可以针对那些不需要直通的设备进行优化，减少性能开销。

修改方法根据你使用的引导器而有所不同。目前最常见的系统使用的是GRUB2。你可以编辑 `/etc/default/grub` 文件，找到以 `GRUB_CMDLINE_LINUX` 开头的行，在引号内的现有参数后面，添加上面提到的参数。例如，修改后的一行可能看起来像这样：

GRUB_CMDLINE_LINUX="quiet intel_iommu=on"

保存文件后，需要运行命令来更新GRUB配置。在基于Debian/Ubuntu的系统上，使用 update-grub

在基于RHEL/CentOS的系统上，使用

grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

完成后，重启日本服务器使新的内核参数生效。

重启后，你需要验证IOMMU是否已经成功启用。可以通过检查系统日志来确认。在终端中运行

dmesg | grep -i iommu

如果配置成功，你将看到类似“DMAR: IOMMU enabled”或“AMD-Vi: IOMMU enabled”的确认信息。另一个方法是检查 `/sys/kernel/iommu_groups` 目录。如果该目录存在，并且下面有子目录，这也表明IOMMU已激活。

IOMMU启用后，下一步是识别你想要穿透给虚拟机的特定PCI设备。使用 `lspci` 命令可以列出日本服务器上所有的PCI设备。你需要仔细找到目标设备，记下它的设备ID，其格式通常为“xxxx:xxxx”，例如“10de:1b80”（这是一块NVIDIA GPU的示例）。

仅仅找到设备还不够，你还需要确认该设备是否属于一个独立的IOMMU组。IOMMU组是IOMMU进行访问控制的最小单位，组内的所有设备必须一起被穿透或一起留在宿主机，不能分开。你可以通过命令 `ls -l /sys/kernel/iommu_groups/*/devices/` 来查看分组情况。理想状态下，你的目标设备应该独占一个组。如果它与其它关键系统设备（如主板芯片组、USB控制器）在同一个组，那么直接穿透它会非常困难且危险，可能导致宿主机不稳定。

确认设备可以独立穿透后，你需要将它的驱动程序从宿主机上解除绑定。首先，通过 `lspci -n -s <设备ID>` 和查看 `/sys/bus/pci/devices/<设备完整ID>/driver/` 来确定当前由哪个内核模块驱动。然后，向该路径下的 `unbind` 文件写入设备ID来解除绑定。紧接着，向 `/sys/bus/pci/drivers_override` 写入设备ID，并最终将设备控制权交给一个名为 `vfio-pci` 的专用直通驱动。这个驱动会接管设备，使其对宿主机“隐身”，从而准备被分配给虚拟机。

最后一步是在你的虚拟机管理器中完成穿透。无论你使用的是QEMU/KVM、Proxmox还是VMware ESXi，原理都相似：在虚拟机的硬件配置中添加一个PCI设备，并指定你之前隔离的那个设备的ID。启动虚拟机后，在虚拟机的操作系统中，你通常需要安装该PCI设备的原生驱动程序。如果一切顺利，设备将被识别，就像它直接安装在虚拟机内部一样，可以发挥出近乎原生的性能。

在实践过程中，有几个重要的点需要注意。首先，一旦某个设备被穿透给虚拟机，宿主机将永久失去对该设备的控制权，直到虚拟机被关闭。其次，设备的初始化和重置问题有时会导致麻烦，某些设备在虚拟机重启后可能无法正确复位，这时可能需要在宿主机上手动操作。最后，务必确保为直通设备预留足够的内存，因为IOMMU的地址转换表会占用一定的系统内存。