Проброс USB в виртуалку по сети средствами usbredir и qemu

Системное администрирование*, Виртуализация*, Open source*, *nix*

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)

Скачайте конфиг ehci-uhci.cfg, положите его в /etc/qemu/

$ curl http://cgit.freedesktop.org/spice/qemu/plain/docs/ich9-ehci-uhci.cfg --create-dirs -o /etc/qemu/ehci-uhci.cfg

И добавьте следующие опции в команду запуска виртуальной машины:

-readconfig /etc/qemu/ich9-ehci-uhci.cfg
-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

Можно использовать такой конфиг.
В исходном файле конфигурации виртуальной машины в узле <devices> удаляем все USB контроллеры и добавляем следущий блок:

<controller type='usb' index='0' model='ich9-ehci1'>
<address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x08' function='0x7'/>
</controller>
<controller type='usb' index='0' model='ich9-uhci1'>
<master startport='0'/>
<address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x08' function='0x0' multifunction='on'/>
</controller>
<controller type='usb' index='0' model='ich9-uhci2'>
<master startport='2'/>
<address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x08' function='0x1'/>
</controller>
<controller type='usb' index='0' model='ich9-uhci3'>
<master startport='4'/>
<address type='pci' domain='0x0000' bus='0x00' slot='0x08' function='0x2'/>
</controller>
<redirdev bus='usb' type='spicevmc'> 
<address type='usb' bus='0' port='3'/>
</redirdev>
<redirdev bus='usb' type='spicevmc'>
<address type='usb' bus='0' port='4'/>
</redirdev>
<redirdev bus='usb' type='spicevmc'>
<address type='usb' bus='0' port='5'/>
</redirdev>
<redirdev bus='usb' type='spicevmc'>
<address type='usb' bus='0' port='6'/>
</redirdev>

Но у меня он почему-то не заработал, и я решил пойти другим путем, а именно явно указть libvirt с какими опциями запускать qemu:
Этот блок рамещается перед тегом </domain>:

<qemu:commandline>
<qemu:arg value="-readconfig"/>
<qemu:arg value="/etc/qemu/ich9-ehci-uhci.cfg"/>
<qemu:arg value="-chardev"/>
<qemu:arg value="spicevmc,name=usbredir,id=usbredirchardev1"/>
<qemu:arg value="-device"/>
<qemu:arg value="usb-redir,chardev=usbredirchardev1,id=usbredirdev1,bus=ehci.0,debug=3"/>
<qemu:arg value="-chardev"/>
<qemu:arg value="spicevmc,name=usbredir,id=usbredirchardev2"/>
<qemu:arg value="-device"/>
<qemu:arg value="usb-redir,chardev=usbredirchardev2,id=usbredirdev2,bus=ehci.0,debug=3"/>
<qemu:arg value="-chardev"/>
<qemu:arg value="spicevmc,name=usbredir,id=usbredirchardev3"/>
<qemu:arg value="-device"/>
<qemu:arg value="usb-redir,chardev=usbredirchardev3,id=usbredirdev3,bus=ehci.0,debug=3"/>
</qemu:commandline>

Не забудьте так же скачать конфиг ehci-uhci.cfg, и сохранить его в /etc/qemu/ как в случае с qemu без libvirt

Кстати, после данной настройки, если вы используете spice, станет возможен проброс usb-устройств с клиента spice на сервер.

Заводим виртуалку, 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

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

Если у вас libvirt, то команды в qemu-monitor можно отправить следующим образом:

$ virsh qemu-monitor-command --hmp one-73 'chardev-add socket,id=usbredirchardev1,port=4000,host=192.168.1.123'
$ virsh qemu-monitor-command --hmp one-73 'device_add usb-redir,chardev=usbredirchardev1,id=usbredirdev1,bus=ehci.0,debug=4'
$ virsh qemu-monitor-command --hmp one-73 '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.

Для себя я решил ее при помощи udev, и небольшого скрипта.
Кстати если вы не совсем понимаете как работает udev, на Debian Wiki есть классная статья о udev

И так приступим:

Для начала узнаем серийник нашего устройства, по которому и будем идентифицировать его в udev:

$ udevadm info -a -n /dev/bus/usb/003/011 | grep '{serial}'
    ATTR{serial}=="11C130317234004B"
    ATTRS{serial}=="0000:00:14.0"

Теперь создадаим файл /etc/udev/rules.d/99-usb-serial.rules и запишем в него следующее правило:

SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="125f", ATTRS{idProduct}=="c82a", ATTR{serial}=="11C130317234004B", SYMLINK+="usbdevices/token1"

Перезагрузим udev-правила:

$ udevadm control --reload-rules

Теперь, при подключении нашей флешки, в /dev/usbdevices/token1 на нее появится симлинк.

Я написал небольшой скрипт, который использует этот симлинк, для того что бы узнать настоящую пару usbbus-usbaddr устройства и расшарить его на нужный порт

usbredirserver-by-symlink.sh

#!/bin/bash
keys="${@:1:${#}-1}"
usblink="${@: -1}"
if [ -L $usblink ] && [ $# != 0 ]; then
    usbbus=`udevadm info -a -n $usblink | awk -F== '/ATTR{busnum}/ { gsub(/"/,"",$2);print $2 }'`
    usbaddr=`udevadm info -a -n $usblink | awk -F== '/ATTR{devnum}/ { gsub(/"/,"",$2);print $2 }'`
    if [ "$usbbus" != "" ] && [ "$usbaddr" != "" ]; then
        usbredirserver $keys $usbbus-$usbaddr
    else
        echo "This is not usb device"
        exit 1
    fi
else
    echo "Usage: usbredirserver-by-symlink.sh [-p|--port <port>] [-v|--verbose <0-5>] /dev/usbdevice"
    exit 1
fi

К сожалению от смены пары usbbus-usbaddr после расшаривания устройства этот скрипт не спасет, так как usbredirserver не отваливается, если устройство вынуть или если такое устройство вообще не существует. Но он облегчит путь и поможет не запутаться при расшаривании нужного устройства на нужные ВМ.
В дальнейшем его можно будет использовать, для написания следующего скрипта, который будет мониторить подключение/отключение устройств, расшаривать нужные и автоматически подключать/отключать их на удаленной ВМ.

Источники:

umvirt.ru/node/82
opennebula.org/opennebula-for-virtual-desktops
opennet.ru/opennews/art.shtml?num=30773
lists.gnu.org/archive/html/qemu-devel/2013-07/msg05244.html