也谈USB重定向的方式

在桌面虚拟化的项目中，常常会遇到用户提出的各自外设需求，这时产品对外设的兼容性就成为了项目成败的拦路虎

本文试图用通俗易懂的语言讲讲USB外设重定向的工作流程,先看看普通PC上USB设备的工作流程

usb硬件只将数据交给usb总线驱动，而应用程序只会把请求提交给本usb设备驱动处理，在usb设备驱动提交usb总线驱动处理

从上图可以看出，能够被虚拟化的只有USB设备驱动和USB总线驱动两个对象

这也是目前业界对USB设备虚拟化的两大主流方式

一. 虚拟USB总线驱动的方案

又叫做USB端口重定向，工作流程如下图

TC上所插USB设备数据通过TC的USB总线提交给虚拟USB驱动，虚拟USB驱动负责在TC总线和USB客户端之间双向传输数据，如实传输USB硬件的一切细节，对虚拟机来说，相当于在虚拟USB总线上插了一个USB硬件，假如在TC上插了一个闪迪的U盘，那在虚拟机看来就是有一个闪迪U盘插上来了，这时候虚拟机的系统会自动打相应的设备驱动

实质上，端口映射只是相当于将PC上USB工作流程里的USB设备驱动到USB总线驱动之间的这段进行了拉长，通过中间加入几个代理，最终还是将TC上USB外设的细节原原本本向虚拟机上的USB应用呈现，只是隐瞒了设备实际上是在远端TC的事实，这样应用根本感知不到和使用本地外设的差异，和运行在PC上是一样的，因此，USB端口重定向具有良好的设备兼容性。

端口重定向也有一定局限性，由于没有经过设备驱动层的压缩和预处理，对于某些扫描仪和摄像头等图像类应用，可能会导致带宽过大，网络时延敏感等问题

二. 虚拟USB设备驱动的方案

又称为USB设备重定向，工作流程如下图

USB设备重定向是在应用层的实现，通过在虚拟机上创建一个虚拟的USB外设驱动（对操作系统来说，一个驱动意味着一个设备），来使应用程序获得数据，对于整个系统来说，虚拟USB外设驱动和TC上的USB设备驱动本质上是两个不同的USB设备，而USB服务端和USB客户端负责维护两个驱动之间的数据通道（类似于在两个U盘之间互相拷贝数据）

显而易见，设备重定向工作流程中的代理环节少了很多，因而数据传输速率更高，延时更低，更适合像USB摄像头等数据流量比较大，同时对延时也比较敏感的外设

事实上，目前主流的远程桌面协议如HDX，Spice等，都为每一类外设提供从客户端到虚拟机的映射，并在应用层提供专门的通道，将不同的流量隔离开来，如摄像头、打印机、扫描类设备、智能卡设备等，甚至针对不同外设应用场景的需求，提供不同的传输Qos

设备重定向的问题主要在TC上的USB设备驱动和外设通道协议的USB客户端之间，如果外设厂家提供的不是遵循外设协议标准的驱动，那么USB客户端可能会不能很好的将其识别到

参考资料

【外设那些事】传统PC与桌面云的区别 and 桌面云外设兼容性点击打开链接

【外设那些事】USB重定向---再看原理点击打开链接

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