Использование бесплатного пакета USBIP для проброса USB внутрь виртуальных машин.

13.12.2018

На сегодняшний день существет довольно много способов пробросить USB-устройство на другой компьютер или виртуалку по сети.
Из наиболее популярных - железячные такие как AnywhereUSB и чисто програмные продукты, из тех что я попробовал сам: USB Redirector и USB/IP.
Я бы хотел рассказать вам еще об одном интересном способе, который работает непосредственно с эмулятором QEMU.
Он так же является частью проекта spice, официально поддерживаемым RedHat.

UsbRedir, это открытый протокол для проброса usb-устройств по tcp на удаленный виртуальный сервер, разработанный при поддержке RedHat в рамках проекта spice. Но как оказалось им можно вполне успешно пользоваться и без spice. В роли сервера выступает usbredirserver, который шарит usb-устройство на определенный порт, а в качестве клиента сам QEMU, который эмулирует подключение экспортированного usb-устройства в определенный usb-контроллер вашей виртуальной машины. Благодаря такому подходу в качестве гостевой системы может использоваться абсолютно любая ОС, так как она даже не знает, что устройство является проброшенным удаленно, а вся логика ложится на QEMU.

Для начала несколько слов о вышеперчисленных решениях

  • AnywhereUSB - довольно неплохое решение, но дорогое, и имеет неприятние глюки, например бывает если расшаренная флешка отваливается, то переподключить ее обратно можно только физически вынув и вставив ее.
  • USB/IP - OpenSource проект. Вроде как был заброшен. По факту глючит довольно сильно. При разрыве соединения, машина частенько уходит в полнейший freezee, а windows показывает BSOD
  • USB Redirector - Замечательная софтина. Для расшаривания устройств с linux на linux бесплатна, во всех остальных случаях уже стоит денег, не так много как AnywhereUSB, но и не бесплатно как хотелось бы:)
Как видно есть из чего выбрать, но давайте же наконец попробуем еще один способ - UsbRedir?

Настройка виртуальной машины

Для того что бы было куда подключать экспортированные устройства, на виртуальной машине нужно создать необходимые usb-контроллеры:

  • uhci - для USB1.0
  • ehci - для USB2.0
  • xhci - для USB3.0
Для qemu (без libvirt)

Добавьте опции в команду запуска виртуальной машины:
-device ich9-usb-ehci1,id=ehci,addr=1d.7,multifunction=on -device ich9-usb-uhci1,id=uhci-1,addr=1d.0,multifunction=on,masterbus=ehci.0,firstport=0 -device ich9-usb-uhci2,id=uhci-2,addr=1d.1,multifunction=on,masterbus=ehci.0,firstport=2 -device ich9-usb-uhci3,id=uhci-3,addr=1d.2,multifunction=on,masterbus=ehci.0,firstport=4

Для libvirt
В исходном файле конфигурации виртуальной машины в узле <devices> удаляем все USB контроллеры и добавляем следущий блок:

Кстати, если вы используете spice, то добавив к контроллерам еще 3 специальных девайса, станет возможен проброс usb-устройств с клиента spice на сервер.

Пример под спойлером

Для qemu
Добавляем следующие опции в команду запуска виртуальной машины, помимо контроллеров определеных нами раньше:
-chardev spicevmc,name=usbredir,id=usbredirchardev1 -device usb-redir,chardev=usbredirchardev1,id=usbredirdev1,debug=3 -chardev spicevmc,name=usbredir,id=usbredirchardev2 -device usb-redir,chardev=usbredirchardev2,id=usbredirdev2,debug=3 -chardev spicevmc,name=usbredir,id=usbredirchardev3 -device usb-redir,chardev=usbredirchardev3,id=usbredirdev3,debug=3
Для libvirt
В исходном файле конфигурации виртуальной машины в узле <devices> добавляем следующие опции, помимо контроллеров определеных нами раньше:

Теперь все готово для осуществления проброса.

Запуск сервера

Пакет usbredirserver можно найти в стандартных репозиториях практически во всех популярных дистрибутивах linux.

Вставляем флешку в компьютер, смотрим вывод usb-устройств:
$ lsusb ... Bus 003 Device 011: ID 125f:c82a A-DATA Technology Co., Ltd. ...

Видим что пара vendorid:prodid равна 125f:c82a, а ядро определило флешке 003-001 usbbus-usbaddr соотвественно.

Теперь давайте расшарим ее на 4000 порт:

# Используя пару vendorid:prodid $ usbredirserver -p 4000 125f:c82a # Используя пару usbbus-usbaddr $ usbredirserver -p 4000 003-011

Подключение устройства к виртуальной машине

Через опции при запуске ВМ

Устройство которое нужно подключить к ВМ можно указать при запуске, добавив следующие опции в команду запуска

Для qemu
-chardev socket,id=usbredirchardev1,port=4000,host=192.168.1.123 -device usb-redir,chardev=usbredirchardev1,id=usbredirdev1,bus=ehci.0,debug=4
Для libvirt
Этот блок рамещается перед тегом </devices> , рядом с контроллерами определенными нами раньше:
Его так же можно исполнить командой virsh attach-device

Или через qemu-monitor

Заходим на гипервизор и в qemu-monitor нашей машины выполняем следующие команды:
# Добавляем наше устройство chardev-add socket,id=usbredirchardev1,port=4000,host=192.168.1.123 # Подключем его в ehci контроллер (USB-2.0) device_add usb-redir,chardev=usbredirchardev1,id=usbredirdev1,bus=ehci.0,debug=4
Что бы отключить флешку достаточно такой команды:
device_del usbredirdev1

На этом все, после данных шагов ваша ВМ увидит вашу флешку и сможет с ней нативно работать.

Если устройств много и все они одинаковые

Вот тут появилась интересная задачка, как пробросить несколько одинаковых девайсов на разные ВМ?
При этом, стоит отметить, все устройства имеют одинаковую пару vendorid:prodid, а пара usbbus-usbaddr совсем не постоянна, стоит только вынуть и вставить устройство, так оно сразу поменяет свой usbaddr.

Я решил ее при помощи udev.
Кстати если вы не совсем понимаете как работает udev, на Debian Wiki есть классная

И так приступим

Для начала нам надо узнать серийник нашего устройства, по которому и будем идентифицировать его в udev:

Запустим udev-монитор:
$ udevadm monitor --environment --udev
И вставим наше устройство, после этого мы сразу увидим список переменных этого устройства которые udev любезно инициализировал для нас:
... UDEV add /devices/virtual/bdi/8:16 (bdi) ACTION=add DEVPATH=/devices/virtual/bdi/8:16 ID_SERIAL_SHORT=11C130317234004B SEQNUM=4352 SUBSYSTEM=bdi USEC_INITIALIZED=189056149826 ...
Информацию о серийнике и других аттрибутах можно получить и другим способом, но стоит учитывать что для написания правил мы будем использовать именно переменные из команды выше, а не аттрибуты из команды ниже. В противном случае не будет отрабатывать триггер remove при отключении устройства.
$ udevadm info -a -n /dev/bus/usb/003/011 | grep "{serial}"

Теперь создадаим файл /etc/udev/rules.d/99-usb-serial.rules и запишем в него следующие правила:
ACTION=="add", ENV{ID_SERIAL_SHORT}="11C130317234004B", RUN+="/usr/bin/usbredirserver -p 4000 $attr{busnum}-$attr{devnum}" ACTION=="remove", ENV{ID_SERIAL_SHORT}="11C130317234004B", RUN+="/usr/bin/fuser -k 4000/tcp"

Перезагрузим udev-правила:
$ udevadm control --reload-rules
Готово, теперь при подключении нашего устройства, оно будет автоматически шарится на нужный нам порт, а при отключении usbredirserver будет прекращать свою работу.
По аналогии добавляем и остальные устройства.

На этом все. Спасибо за проявленный интерес:)

Данные инструкции верны начиная с 2,х версий.

Вроде бы, зачем еще что-то писать, когда есть официальная инструкция? Однако, здесь есть кое-что, чего там нет.

Есть два вариант передачи USB-устройства в гостевую систему:

  • передать «гостю» определенное устройство;
  • передать USB-порт, к которому это устройство подключено.

Проброс USB-устройств

Если имеется USB ключ защиты, или внешний накопитель, то удобней передавать в гостевую систему непосредственно само устройство, вне зависимости от того, к какому USB-порту это устройство подключено физически. Ведь при обслуживании, мы можем в следующий раз подключить в другой разъем.

# lsusb Bus 002 Device 002: ID 8087:8000 Intel Corp. Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub Bus 001 Device 002: ID 8087:8008 Intel Corp. Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub Bus 004 Device 001: ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub Bus 003 Device 004: ID 051d:0002 American Power Conversion Uninterruptible Power Supply Bus 003 Device 003: ID 051d:0002 American Power Conversion Uninterruptible Power Supply Bus 003 Device 002: ID 046d:c00c Logitech, Inc. Optical Wheel Mouse Bus 003 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub

Находим нужное нам устройство и берем его ID, который и будем использовать.

У меня стояла задача пробросить UPS-ы.
(Ситуация, на самом деле не типовая, скорее из серии как быть не должно: На сервер и сетевое оборудование поставлены 2 самый простых бесперебойника для рабочих станций. UPS-ы оказались нежными и начинали голосить по поводу и без. Чтоб быстро подрезать им голос и пока не разбираться с управлением ИБП из Debian и было решено подцепить два бесперебойника к Windows-гостям.)

На этом этапе я обнаружил, что оба нужных мне устройства имеют одинаковые ID… Но пробуем.

Пробрасываемые устройства прописываются в конфигурационном файле соответствующей виртуальной машины.

# nano /etc/pve/qemu-server/101.conf usb0: host=051d:0002

Перезагрузил. Устройство подцепилось, вроде бы все хорошо. Но тут вспоминаем, что второе устройство с таким же идентификатором. Как их различать? И действительно, опыт показал, что если в две виртуальные машины прописать один идентификатор, то они при включении будут отбирать друг у друга одно и то же устройство. Не смотря на то, что в host-системе есть несколько USB-устройств с таким идентификатором.

Вот тут то мы и вспоминаем, что есть другой способ проброса.

Проброс USB-портов

Необходимо определить к какому именно порту подключено нужное нам устройство.

Первый способ:

# lsusb -t /: Bus 04.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=xhci_hcd/6p, 5000M /: Bus 03.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=xhci_hcd/15p, 480M |__ Port 4: Dev 2, If 0, Class=HID, Driver=usbhid, 1.5M |__ Port 7: Dev 3, If 0, Class=HID, Driver=usbfs, 12M |__ Port 8: Dev 4, If 0, Class=HID, Driver=usbfs, 12M /: Bus 02.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=ehci_hcd/3p, 480M |__ Port 1: Dev 2, If 0, Class=hub, Driver=hub/8p, 480M /: Bus 01.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=ehci_hcd/3p, 480M |__ Port 1: Dev 2, If 0, Class=hub, Driver=hub/6p, 480M

Как позже выяснилось, нужные мне устройства сидят на шине 3, порты 7 и 8. Но пока нам это не очевидно и вот вариант второй:

Qm monitor qm> info usbhost Bus 3, Addr 4, Port 8, Speed 12 Mb/s Class 00: USB device 051d:0002, Back-UPS XS 650CI FW:892.R2.I USB FW:R2 Bus 3, Addr 3, Port 7, Speed 12 Mb/s Class 00: USB device 051d:0002, Back-UPS XS 650CI FW:892.R2.I USB FW:R2 Bus 3, Addr 2, Port 4, Speed 1.5 Mb/s Class 00: USB device 046d:c00c, USB Optical Mouse

Тут мы наглядно видим кто есть кто. И теперь смело:

# nano /etc/pve/qemu-server/101.conf usb0: host=3-7

Для полноты картины, дополню инструкцию примером из официальной документации.

Возможен такой вариант:

Qm monitor qm> info usbhost Bus 3 , Addr 2, Port 1.2 , Speed 1.5 Mb/s Vendor Specific: USB device 0529:0001, HASP 2.17

Добрый день, амигос, рад что ты заглянул ко мне на сайт, сегодня мы рассмотрим такой вопрос, как организовать usb по сети и как это использовать в виртуализации. Тема довольно актуальная, и встречается такая задача все чаще.

usb через сеть

Как вы уже знаете в нашу жизнь, давно и на долго вошла виртуализация . Мощности серверов растут, и естественно появились технологии рационального их использования, подразумевающие изоляцию и нормальную утилизацию ресурсов, что породило виртуальные машины , которые уже используют и на хостингах и дата центрах. Я уже рассказывал про все это, если интересно посмотрите по ссылкам слева и выше.

Как вы знаете иногда некоторые лицензионные программы, требую для работы usb ключ. Раньше в классическом варианте, когда были только физические сервера, с работой такой схемы проблем не было, но с появление виртуализации она выплыла на ружу.

К сожалению, у некоторых гипервизоров, нет возможности пробрасывать на прямую с сервера USB устройства. Примером может служить Hyper-V от компании Microsoft, который с 208 года до сих пор не несет в себе такую возможность, в отличии от компании vMvare, которая это позволяет и я уже рассказывал как пробросить USB модем в vmware esxi .

Не спешите расстраиваться, адепты редмондсого гиганта, на выручку вам приходит технология USB over IP или AnywhereUSB. USB over IP позволяет подключить usb через сеть .

AnywhereUSB это небольшой сетевой usb хаб. Ниже примерные модели, представленные на рынке.

  • AnywhereUSB /2 – 2 порта USB


  • AnywhereUSB/ 5 – 5 портов USB


  • AnywhereUSB /14 – 14 портов USB



Настройка AnywhereUSB

Давайте рассмотрим как настраивается железка, для того чтобы сделать доступ юсб по сети.

Вот как это будет выглядеть.


Для настройки и управления устройством предусмотрено несколько интерфейсов:
Web интерфейс для настройки, мониторинга и администрирования;
• AnywhereUSB утилита конфигурирования;
• Telnet Command-Line Interface;
• Simple Network Management Protocol (SNMP).

Для настройки устройства рассмотрим Web интерфейс - как наиболее удобный и простой вариант.

Управление IP адресом

Существует несколько вариантов присвоения IP адреса AnywhereUSB:
• Статический IP;
• Динамическое присвоение IP - Using Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP);
• Auto Private IP Addressing (APIPA), наиболее известен как Auto-IP;

Как понимаете самый правильный способ это статический ip адрес. Задается он в пункте Network Configuration.


В этом же мню очень удобно задавать сетевые службы, доступные на нем.



На вкладке Conection Management можно посмотреть текущие подключения.



Теперь, что дальше нужно сделать на виртуальной машине, тут все до безобразия логично, нужно поставить там драйвера от AnywhereUSB и задать ip адрес устройства. Как видите я уже подключил ее и у нее есть внутренний Ip адрес.


С помощью специальной утилиты, Anywhere View можно проверить доступность и занятость всех устройств. Пожалуй это самый простой и надежный метод проброса токенов, флешек и различных модемов в ваши виртуальные машины, сами устройства стоят по разному, но если вы уж потратились на софт и гипервизоры, думаю при необходимости купите и это:).


USB Network Gate — программа, позволяющая пользователям подключать USB устройства, подключенные к другим компьютерам используя каналы IP.

На рынке существуют разные реализации удаленного подключения USB устройств, как аппаратные, так и программные. Некоторые из них требуют от пользователей определенных знаний и навыков, в некоторых случаях настройка может занять много времени. USB Network Gate удивил меня своей простотой. Скачал программу, установил, нажал на кнопку Share и устройство сразу доступно для подключения на удаленной машине с установленным клиентом.

USB Network Gate может оказаться незаменимым например при использовании USB токенов на сервере RDP, программа позволяет настроить монопольный доступ к устройствам для отдельного пользователя удаленного рабочего стола, изолируя его от остальных пользователей. Программу можно так же использовать в виртуальной среде, если по каким то причинам устройство невозможно подключить напрямую. Существуют версии для Windows, Linux (RPM и Deb пакеты), Apple OS X и что особенно интересно, для Android. Теперь о том, как это работает.

Сервер

Программа является одновременно и сервером и клиентом. При запуске по умолчанию показывает все USB устройства, подключенные к компьютеру. Но можно отображать и настраивать общий доступ ко всем портам.

Есть возможность настройки соединения отдельно для каждого устройства или порта, разрешить соединение только для определенного адреса. Для защиты соединения предусмотрена авторизация и шифрование.


Клиент

При использовании USB Network Gate в качестве клиента, приложение сканирует локальную сеть на наличие серверов отображает все доступные для подключения устройства. Если сервер находится в другой подсети, например при соединении через VPN, можно добавить его с помощью кнопки “Add server”. После того, как я открыл доступ к принтеру, он появился в списке доступных для подключения на моем MacBook. Помимо принтера я подключал USB жесткий диск с разделами HFS+, он так же подключился, но разделы монтировались около трех минут, видимо из-за их большого объема.

Резюме

Trial версия позволяет открыть доступ только к одному устройству, зарегистрированная — в зависимости от уровня лицензий, от одного за $89, 95 до неограниченного за $699,95 . Если у вас есть необходимость быстро подключить устройство по сети, USB Network Gate то, что вам нужно, особенно если у вас нет сильных познаний в области компьютерного оборудования.