[Ayuda] Guía completa de dudas sobre Ubuntu LTS + KVM + Passthrough

¿Alguna vez te has sentido atrapado entre el fascinante mundo de Linux y la ineludible necesidad de ejecutar ciertas aplicaciones o juegos de Windows con todo su potencial? 🤔 Si la respuesta es un rotundo sí, probablemente hayas oído hablar de una combinación mágica: Ubuntu LTS, KVM y el codiciado Passthrough de GPU. Pero, seamos honestos, la información puede ser abrumadora, las configuraciones, un laberinto, y las dudas, infinitas.

No te preocupes. Estás en el lugar adecuado. Esta es tu hoja de ruta completa, diseñada para desmitificar este potente trío, responder a tus preguntas más profundas y guiarte paso a paso hacia una configuración que cambiará tu experiencia informática. Prepárate para liberar el verdadero poder de tu hardware.

1. Entendiendo los Fundamentos: Desgranando el Concepto 💡

Antes de lanzarnos a la configuración, es crucial comprender qué significa cada componente y por qué son tan valiosos juntos.

• Ubuntu LTS: Tu Base Sólida y Confiable

  Ubuntu LTS (Long Term Support) es una versión de Linux que ofrece un soporte extendido (generalmente 5 años) en lugar de los 9 meses de las versiones normales. ¿Por qué es nuestra elección preferida aquí? Sencillamente por su estabilidad y fiabilidad. Para un sistema que alojará una máquina virtual con acceso directo a hardware crítico, la estabilidad es oro. Minimiza sorpresas, actualizaciones inesperadas que puedan romper tu configuración y te permite centrarte en lo importante: ¡disfrutar!

• KVM (Kernel-based Virtual Machine): El Cerebro de la Virtualización

  KVM no es solo un programa; es una tecnología de virtualización integrada directamente en el núcleo de Linux. Esto significa que tu sistema operativo anfitrión (Ubuntu) es capaz de funcionar como un hipervisor de tipo 1, es decir, virtualiza directamente sobre el hardware, ofreciendo un rendimiento excepcional. KVM, junto con QEMU (que proporciona la emulación de hardware y la interfaz de usuario), es la columna vertebral de nuestra solución. Permite que las máquinas virtuales se ejecuten casi como si fueran sistemas operativos instalados directamente sobre el hierro, especialmente cuando hablamos de acceso a dispositivos PCI.

• Passthrough de GPU: Rompiendo las Barreras de Rendimiento

  Aquí es donde la magia ocurre. El Passthrough de GPU (también conocido como PCI Passthrough o VFIO) es la capacidad de „ceder” un dispositivo físico (como una tarjeta gráfica, un controlador USB o un SSD) directamente a una máquina virtual. En nuestro caso, el objetivo principal es la GPU. Esto permite que el sistema operativo invitado (por ejemplo, Windows) tenga acceso exclusivo y directo a la tarjeta gráfica, como si estuviera instalada en una máquina física independiente. ¿El resultado? Rendimiento casi nativo para juegos, edición de vídeo o cualquier aplicación intensiva que requiera la potencia completa de tu tarjeta gráfica. Olvídate de la emulación de gráficos lentas; esto es lo real.

2. ¿Por Qué Querrías Esto? Los Beneficios Indiscutibles de una Configuración Avanzada ✨

La combinación de Ubuntu LTS + KVM + Passthrough abre un abanico de posibilidades que transforman tu forma de usar el ordenador:

• Rendimiento de Juego NATIVO en una VM: ¿Fan de Linux pero no quieres renunciar a los últimos títulos de Windows con el máximo rendimiento? Con el passthrough de GPU, tu máquina virtual de Windows podrá acceder a la tarjeta gráfica como si fuera su única dueña, permitiéndote jugar a tope sin sacrificar fotogramas por segundo.
• Software Exclusivo sin Dual-Boot: ¿Necesitas aplicaciones de diseño gráfico, edición de vídeo o CAD que solo funcionan en Windows y demandan mucha potencia? Esta configuración te permite ejecutarlas en un entorno virtualizado con acceso directo a los recursos de hardware, evitando la complejidad y el reinicio constante del dual-boot.
• Seguridad y Aislamiento: Mantén tus sistemas separados. Si tu VM de Windows se infecta con malware, tu sistema anfitrión de Linux permanecerá aislado y seguro. Esto es invaluable para entornos de desarrollo, pruebas o simplemente para una mayor tranquilidad.
• Flexibilidad y Gestión de Recursos: Asigna los recursos exactos (CPU, RAM, almacenamiento) que cada VM necesita. Puedes tener múltiples máquinas virtuales, cada una optimizada para su propósito, y gestionarlas desde tu entorno Linux.
• Máximo Aprovechamiento de Tu Hardware: Saca el jugo a tu potente CPU multinúcleo y a tu gran cantidad de RAM. Divide y vencerás, utilizando cada componente de tu sistema de la manera más eficiente posible.

3. Requisitos Esenciales y Preparación del Terreno 🛠️

Antes de sumergirte en la configuración, asegúrate de que tu hardware está a la altura y preparado para la tarea.

• Hardware Indispensable:

  • CPU con Virtualización: Absolutamente fundamental. Tu procesador debe soportar Intel VT-d (para Intel) o AMD-Vi (IOMMU) (para AMD). Sin esto, el passthrough no es posible. Verifica esta característica en las especificaciones de tu CPU.
  • Placa Base Compatible con IOMMU: Tu placa base también debe soportar y tener habilitada la tecnología IOMMU (Input/Output Memory Management Unit). Sin una placa base que permita la segregación de dispositivos PCI en grupos aislados, el passthrough será un dolor de cabeza o directamente inviable.
  • Dos Tarjetas Gráficas (idealmente):
    • Una para el sistema anfitrión (Ubuntu).
    • Otra (la que cederás) para la máquina virtual de Windows.

    Es posible hacer el passthrough de tu única GPU, pero es más complejo ya que el host se quedará sin salida de vídeo durante el proceso, requiriendo acceso SSH o una iGPU. Si tienes una CPU con gráficos integrados (iGPU), esta puede actuar como la GPU del host, facilitando mucho el proceso.

  • Suficiente RAM: Al menos 16 GB, pero 32 GB o más son altamente recomendables. Recuerda que la RAM que asignes a la VM no estará disponible para el host mientras esté encendida.
  • Almacenamiento Rápido: Un SSD NVMe para el host y, preferiblemente, otro dedicado para el disco virtual de la VM (o al menos un archivo qcow2 en un NVMe rápido) marcará una diferencia abismal en el rendimiento de la VM.

• Software Necesario:

  • Ubuntu LTS (última versión estable, p. ej., 22.04 Jammy Jellyfish): Asegúrate de que esté completamente actualizado.
  • KVM/QEMU y Librerías: Los paquetes `qemu-kvm`, `libvirt-daemon-system`, `libvirt-clients`, `bridge-utils` y `virt-manager` son esenciales.

• BIOS/UEFI:

  Accede a la configuración de tu BIOS/UEFI y asegúrate de que las opciones de virtualización estén habilitadas. Busca algo como „Intel VT-d”, „AMD-Vi”, „IOMMU”, „Virtualization Technology” o „SVM Mode” y actívalas.

4. El Proceso Paso a Paso: Despejando el Camino de Dudas 🗺️

Aquí es donde las cosas se ponen técnicas. ¡Respira hondo y sigue los pasos con paciencia!

Paso 1: Instalación de Ubuntu LTS y KVM

Asumimos que ya tienes Ubuntu LTS instalado. Ahora, vamos a instalar los componentes de virtualización.

sudo apt update
sudo apt upgrade
sudo apt install qemu-kvm libvirt-daemon-system libvirt-clients bridge-utils virt-manager

Añade tu usuario al grupo libvirt para poder gestionar las VMs sin privilegios de root:

sudo adduser $(whoami) libvirt
sudo adduser $(whoami) kvm

Reinicia tu sistema o cierra sesión y vuelve a iniciar para que los cambios de grupo surtan efecto.

Paso 2: Verificación y Habilitación de IOMMU

Este es un paso crítico. Debemos confirmar que IOMMU está funcionando y habilitado en tu sistema.

Primero, verifica si el kernel detecta IOMMU (deberías ver entradas si está habilitado en BIOS):

dmesg | grep -i "iommu"

Si no ves nada o las entradas no son concluyentes, es posible que necesites habilitarlo explícitamente en GRUB. Edita el archivo `/etc/default/grub`:

sudo nano /etc/default/grub

Busca la línea GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT y añade los parámetros adecuados:

• Para Intel: GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash intel_iommu=on iommu=pt"
• Para AMD: GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash amd_iommu=on iommu=pt"

Guarda el archivo (Ctrl+O, Enter, Ctrl+X) y actualiza GRUB:

sudo update-grub
sudo reboot

Después de reiniciar, vuelve a ejecutar dmesg | grep -i "iommu". Deberías ver confirmación de que IOMMU está activo.

Ahora, verifica los grupos IOMMU. Esto es vital porque los dispositivos que quieras ceder a la VM deben estar en su propio grupo, o al menos junto a otros dispositivos que también cederás, sin compartir grupo con dispositivos que el host necesite. Identifica la GPU que quieres ceder con lspci:

lspci -nnv | grep -i "VGA|audio"

Esto te mostrará tu(s) tarjeta(s) gráfica(s) y sus dispositivos de audio asociados (normalmente HDMI Audio). Anota los ID de fabricante:dispositivo (por ejemplo, 10de:1b80 para la GPU y 10de:10f0 para el audio de la GPU NVIDIA).

Ahora, con un script simple, puedes ver los grupos IOMMU:

#!/bin/bash
shopt -s nullglob
for d in /sys/kernel/iommu_groups/*/devices/*; do
    n=${d#*/iommu_groups/*/devices/*}
    printf 'IOMMU Group %s ' "${d#*/iommu_groups/}"
    lspci -nns "$n"
done;

Guarda este script como check_iommu.sh, dale permisos de ejecución (chmod +x check_iommu.sh) y ejecútalo. Busca tu GPU (y su audio) y asegúrate de que están en un grupo IOMMU que no contenga otros dispositivos que tu sistema anfitrión necesite para funcionar (como tu disco principal o la NIC). Si están en el mismo grupo que un dispositivo que el host necesita, tendrás un problema conocido como „grupo IOMMU roto”, lo cual puede requerir soluciones avanzadas o una placa base diferente.

Paso 3: Aislamiento del Dispositivo (La GPU)

Necesitamos indicarle al kernel que no cargue los drivers normales de la GPU al arrancar, sino que use el driver vfio-pci para reservarla para la VM.

Edita de nuevo /etc/default/grub y añade los IDs de tu GPU y su audio (los que anotaste en el paso anterior) a la línea GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT, así:

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="... vfio_pci.ids=10de:1b80,10de:10f0"

Reemplaza 10de:1b80 y 10de:10f0 con tus IDs reales. Si tienes más dispositivos que ceder, añádelos separados por comas. Actualiza GRUB y reinicia:

sudo update-grub
sudo reboot

Verifica si vfio-pci se ha cargado correctamente y está manejando tu GPU:

lspci -nnk | grep -i "VGA|audio" -A3 | grep "Kernel driver in use: vfio-pci"

Si ves tu GPU listada con Kernel driver in use: vfio-pci, ¡vas por buen camino!

Paso 4: Configuración de la Máquina Virtual con virt-manager

Ahora que tu sistema anfitrión está listo, es hora de crear la máquina virtual.

1. Abre virt-manager desde el menú de aplicaciones.
2. Haz clic en „Archivo” -> „Nueva máquina virtual”.
3. Selecciona „Instalación local (ISO o CDROM)” y busca tu imagen ISO de Windows.
4. Sigue el asistente, asignando al menos la mitad de tus núcleos de CPU y una cantidad generosa de RAM (8GB o más para gaming).
5. Para el almacenamiento, crea un disco virtual en tu NVMe rápido o dedícale un SSD entero.
6. Antes de finalizar, marca „Personalizar configuración antes de instalar”.
7. En la ventana de personalización:
   • CPUs: Configura los núcleos y el tipo de CPU. Es recomendable usar host-passthrough para el tipo de CPU para que la VM vea las características de tu CPU real, lo que mejora la compatibilidad y el rendimiento. Puedes incluso hacer CPU pinning (asignar núcleos físicos específicos) para un rendimiento óptimo.
   • Memoria: Ajusta la cantidad de RAM. Considera usar „Hugepages” para reducir la sobrecarga del hipervisor, aunque es un paso más avanzado.
   • Dispositivos PCI Host: Haz clic en „Añadir hardware” -> „PCI Host Device” y selecciona tu GPU (ambos, el dispositivo de vídeo y el de audio, si están en el mismo grupo IOMMU aparecerán juntos o los añadirás por separado).
   • Firmware UEFI (Opcional, pero recomendado): Para la mayoría de las GPUs modernas, es aconsejable usar un firmware UEFI para la VM. Instala el paquete ovmf (sudo apt install ovmf) y luego en la configuración de la VM, bajo „BIOS y Firmware”, selecciona „UEFI x86_64: /usr/share/OVMF/OVMF_CODE_4M.fd”.
   • Controlador de almacenamiento: Cambia el tipo de disco virtual a VirtIO para mejor rendimiento. Lo mismo para la tarjeta de red.
8. Inicia la VM e instala Windows. Una vez dentro de Windows, instala los drivers VirtIO (buscando la ISO en la web de Fedora/Red Hat) y, por supuesto, los drivers de la GPU de NVIDIA o AMD.

Paso 5: Ajustes Post-Instalación y Resolución de Problemas Comunes Troubleshooting 🩹

Es probable que encuentres algunos obstáculos. ¡No te desanimes!

• Error Code 43 (NVIDIA): Este es el más famoso y frustrante. NVIDIA detecta que su GPU está en una máquina virtual y limita su rendimiento. Para eludirlo, necesitas „engañar” a la GPU. Edita la configuración XML de tu VM (en virt-manager, „Ver” -> „Detalles” -> „XML”) y añade la siguiente sección dentro de la etiqueta <features>:

  <kvm>
      <hidden state='on'/>
  </kvm>
  <hyperv>
      <relaxed state='on'/>
      <vapic state='on'/>
      <spinlocks state='on' retries='8191'/>
      <vpindex state='on'/>
      <synic state='on'/>
      <stimer state='on'/>
      <reset state='on'/>
      <vendor_id state='on' value='whatever'/>
  </hyperv>
  <vmport state='off'/>
  

  El <vendor_id> con un valor aleatorio es a menudo la clave. Reinicia la VM después de aplicar los cambios.

• Problemas con el Audio de la GPU: A veces, el audio HDMI/DisplayPort de la GPU puede fallar. Asegúrate de que tanto el dispositivo de vídeo como el de audio de la GPU están cedidos a la VM. Si persiste, instala drivers de audio adicionales en Windows o considera usar VirtIO-snd.
• Rendimiento bajo: Revisa el CPU pinning, usa hugepages si es posible, asegura que los drivers VirtIO están instalados en Windows para el disco y la red. Confirma que tu almacenamiento es rápido.
• Red en Bridge: Para que tu VM tenga su propia dirección IP en tu red local (y no NAT), configura una red bridge en Ubuntu. Esto es un poco más complejo y va más allá del alcance de esta guía, pero busca tutoriales sobre „KVM network bridge configuration”.

La paciencia es tu mejor aliada en esta aventura. No te desesperes si algo no funciona a la primera. La comunidad de Linux, KVM y VFIO es vasta y muy colaborativa. Los errores son solo oportunidades para aprender y optimizar tu configuración.

6. Mi Opinión Personal y Visión de Futuro 🚀

Después de años trasteando con configuraciones de virtualización avanzada, puedo afirmar con rotundidad que el combo Ubuntu LTS + KVM + Passthrough es, sin duda, una de las soluciones más robustas y gratificantes para los entusiastas del hardware y usuarios avanzados de Linux. Al principio, la curva de aprendizaje puede parecer una montaña rusa, pero la recompensa es inconmensurable. La capacidad de tener un sistema operativo anfitrión rock-solid como Ubuntu para tu trabajo diario, desarrollo o simplemente navegación, y a la vez, poder „cambiar” a una máquina virtual de Windows con rendimiento nativo para los videojuegos más exigentes o aplicaciones profesionales, es una libertad que pocas otras configuraciones pueden ofrecer.

Desde una perspectiva de datos reales, las pruebas de rendimiento comparativas muestran que una GPU cedida a una VM bajo KVM a menudo logra entre el 95% y el 100% del rendimiento nativo, lo cual es asombroso. Con la mejora continua del soporte de IOMMU en placas base y CPUs, y la madurez de proyectos como VFIO y libvirt, esta configuración se ha vuelto más accesible y estable que nunca. El futuro es prometedor; a medida que el hardware de PC se vuelve más potente y modular, la virtualización de dispositivos seguirá siendo una herramienta clave para maximizar su potencial, desdibujando cada vez más las líneas entre lo físico y lo virtual.

Conclusión: El Poder en Tus Manos 🏆

Felicidades. Si has llegado hasta aquí, has desentrañado los misterios del passthrough de GPU y estás a punto de, o ya estás, disfrutando de una de las configuraciones más avanzadas y poderosas disponibles para el usuario doméstico avanzado. Has convertido tu máquina en un verdadero centro de control multipropósito, combinando la estabilidad de Linux con la flexibilidad de la virtualización KVM y el rendimiento sin concesiones de tus dispositivos de hardware.

El camino puede ser desafiante, pero la sensación de lograrlo y la versatilidad que obtienes son inigualables. ¡Bienvenido al club de los que no aceptan límites en su ordenador! ¡A disfrutar de tu potente estación de trabajo virtualizada!