一种基于虚拟化的USB设备共享方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及USB设备资源共享技术领域，公开了一种基于虚拟化USB设备的文件共享方法及系统，将USB设备直连至USB交换机上，同时USB交换机的另一端通过以太网连接物理服务器；物理服务器通过虚拟化技术手段，将USB设备抽象为虚拟USB设备；为同一个USB设备以及不同的USB设备配置对应的共享管理策略，将USB虚拟设备分配给一个或者多个虚拟主机，从而实现USB设备的共享。与现有技术相比，本发明专利技术可以实现硬件级别的USB设备共享，不需要在业务操作系统上安装特定的驱动程序或代理，减少了安装和配置的复杂性，提高了使用的便利性。提高了使用的便利性。提高了使用的便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟化的USB设备共享方法及系统


[0001]本专利技术涉及USB设备资源共享
，具体涉及一种基于虚拟化的USB设备共享方法及系统。

技术介绍

[0002]USB共享技术是一种将USB设备在多台计算机之间共享的技术，它可以让多个计算机同时共享一个USB设备，例如打印机、扫描仪、摄像头等。这种技术可以极大地提高设备的利用率和工作效率，节省用户的成本和空间，同时也便于管理和维护。目前，常见的USB共享技术有两种，一种是硬件USB共享器，另一种是软件USB共享器，主要包含了USB request over IP(USB/IP)、USB over Ethernet、VirtualHere、USB hubs in software等。
[0003]硬件USB共享器是一种外置设备，它通过在计算机和USB设备之间插入共享器，将USB信号转换为其他协议信号，使多台计算机可以同时访问USB设备。这种共享器通常需要使用特定的驱动程序，并且要求USB设备的驱动程序必须在所有计算机上安装。
[0004]另一种软件USB共享器则是一种在计算机上安装的软件程序，它可以在计算机之间共享USB设备。这种共享器通常不需要硬件设备，只需要在所有计算机上安装共享软件即可。同时，软件共享器通常支持更多的设备类型，并且可以实现更高的数据传输速率。
[0005]USB设备共享器是一种能够实现多台计算机共享USB设备的外部设备。它可以将USB信号转换为其他协议信号，使多台计算机可以同时访问同一USB设备。USB设备共享器是一种便利的工具，可以将USB设备共享给多台计算机使用，但是也存在一些不足之处。具体如下：可靠性问题：由于USB设备共享器需要进行信号转换和传输控制，因此可能会存在信号干扰和数据冲突的问题，导致数据传输不稳定或中断。
[0006]兼容性问题：不是所有的USB设备都支持共享功能，某些设备可能需要使用特定的驱动程序或软件才能正常使用。此外，USB设备共享器也可能不支持某些特殊类型的USB设备，如存储加密设备等。
[0007]性能问题：USB设备共享器在多台计算机之间共享USB设备时，可能会影响设备的性能和响应速度。特别是在大量数据传输时，可能会出现数据丢失、延迟等问题，影响工作效率。
[0008]安全性问题：USB设备共享器可能会增加数据泄露的风险，特别是在多个计算机之间共享存储设备和打印机等重要设备时，需要注意数据的隐私保护和访问权限的控制。
[0009]维护和管理问题：多个计算机共享同一设备可能会导致设备的维护和管理难度加大，需要更多的人力和资源投入。
[0010]USB/IP技术是一种基于网络的USB设备共享技术，它使用TCP/IP协议将USB设备连接到网络，并允许其他计算机通过网络访问设备，可以实现共享USB设备的跨网络访问，从而实现多用户同时使用USB设备的需求。它可以将USB设备的访问权限控制在一个主机上，并将USB设备的信息在网络中共享，同时支持多个USB设备的共享，提高了设备的利用率。这
个技术可以运行在Windows、Linux和macOS等操作系统上。但是，USB/IP技术也存在一些缺点：网络环境要求较高：USB/IP技术需要在计算机间建立网络连接，网络环境的稳定性和速度会对USB设备的使用产生影响。如果网络带宽不够大或网络延迟较高，USB/IP技术的使用效果会受到影响。
[0011]传输效率较低：USB/IP技术需要将USB设备信息转换成网络传输格式，并通过TCP/IP协议进行传输，这一过程会对数据传输效率产生一定的影响，可能会出现传输延迟或数据丢失等问题。
[0012]要求在主机端都安装相应的软件，使用前需要部署相应的共享环境，USB设备的共享依赖于虚拟通道的建立。
[0013]安全性问题：USB/IP技术是通过网络共享USB设备，可能会带来一定的安全隐患，例如黑客利用网络漏洞攻击共享设备，或者篡改数据等问题。
[0014]USB over Ethernet是一种将USB信号通过网络传输的技术，可以让多台计算机共享同一个USB设备，实现USB设备的远程访问。USB over Ethernet技术的实现需要两部分软件：一个是在USB设备所在的计算机上运行的服务器端软件，另一个是在需要访问USB设备的客户端计算机上运行的客户端软件。USB over Ethernet技术的优点包括能够在局域网内实现USB设备的远程共享，可以方便地共享多种类型的USB设备，并且可以在多台计算机之间轻松切换USB设备。但是，它也存在一些缺陷，例如传输延迟问题、带宽限制问题以及受限于网络拓扑等问题。同时USB over Ethernet不支持所有类型的USB设备，一些高速和高带宽的设备可能无法通过网络进行传输，或者传输效果不佳。在使用USB over Ethernet时，需要在服务器端和客户端分别安装相应的软件，依赖于软件的支持，不支持硬件级别的设备共享。
[0015]VirtualHere是一种基于USB over IP技术的USB设备共享软件，支持多种操作系统平台，可以让用户将USB设备共享给其他计算机，并且能够实现USB设备的远程访问和管理。同时还支持虚拟化环境和云计算平台。VirtualHere也存在一些缺陷。首先，它需要在每个需要访问共享USB设备的计算机上安装VirtualHere客户端软件，如果需要访问USB设备的计算机数量比较多，管理起来可能会比较麻烦。其次，如果VirtualHere服务端软件运行不稳定或者出现故障，可能会影响所有访问共享USB设备的计算机，导致系统不可用。此外，VirtualHere的商业版需要收费，使用起来可能会有一定的成本。
[0016]USB hubs in software是一种USB设备共享技术，它的实现原理是在软件层面上模拟多个USB端口，实现多台计算机共享同一个USB设备。该技术常被用于虚拟机和云计算等场景中，可以让多个虚拟机或者多个云主机共享同一个USB设备，从而实现设备的高效利用。由于USB hubs in software技术是在软件层面上模拟多个USB端口，不需要任何硬件设备支持，只需要安装USB设备共享软件即可实现多台计算机共享同一个USB设备。支持多台计算机同时连接一个USB设备，可以实现设备的高效利用。在虚拟机和云计算等场景中应用广泛，可以满足用户的多样化需求。但是，该技术也存在一些缺点。首先，它对计算机的性能有一定的影响，因为它需要在软件层面模拟USB集线器的功能。其次，如果多个USB设备同时访问共享的USB集线器，可能会出现数据冲突或错误，降低设备的稳定性和可靠性。最后，该技术只能在特定的虚拟化软件上运行，不适用于所有操作系统和硬件平台。

技术实现思路

[0017]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于虚拟化的USB设备共享方法及系统，可以实现硬件级别的USB设备共享，不需要在业务操作系统上安装特定的驱动程序或代理，减少了安装和配置的复杂性，提高了使用的便利性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟化的USB设备共享方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将USB设备直连至USB交换机上，同时USB交换机的另一端通过以太网连接物理服务器；步骤2：物理服务器通过虚拟化技术手段，将USB设备抽象为虚拟USB设备；步骤3：为同一个USB设备以及不同的USB设备配置对应的共享管理策略，将USB虚拟设备分配给一个或者多个虚拟主机，从而实现USB设备的共享。2.根据权利要求1所述的基于虚拟化的USB设备共享方法，其特征在于，在步骤1USB设备直连至USB交换机上后，根据虚拟化的USB虚拟设备资源进行池化管理，并且进行统一的资源分配；所述池化管理包括硬盘资源池、摄像头资源池、公共资源池。3.根据权利要求1所述的基于虚拟化的USB设备共享方法，其特征在于，所述步骤1中USB交换机将多个USB设备连接到一个计算机或者同时连接多台计算机，所述USB交换机与所述计算机之间通过直连或者通过Wi
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Fi进行连接。4.根据权利要求3所述的基于虚拟化的USB设备共享方法，其特征在于，所述USB交换机在软件驱动层面包括设备管理、端口管理、访问控制、日志管理和数据传输；所述设备管理，用于连接到USB交换机的USB设备的管理，驱动程序对每个USB设备进行识别和分类，并确定设备类型、设备ID、设备状态；所述端口管理，用于管理USB交换机的物理端口，包括端口的开启、关闭、状态查询；所述访问控制，根据用户的访问权限对USB设备进行访问控制；所述日志管理，用于记录USB交换机的运行状态、异常事件；所述USB交换机中的数据传输，由驱动程序负责管理，驱动程序通过USB总线与USB主机和各个USB设备进行通信，发送控制命令，接收和发送数据包；所述驱动程序支持USB总线的各种传输类型和传输速度，并且对传输过程中出现的错误进行处理和恢复，USB总线上的数据传输分为控制传输和数据传输；所述控制传输，用来发送和接收USB设备配置和状态信息，包括设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符、设备状态和错误码；所述数据传输，用来传输实际的数据，包括批量传输、中断传输和等时传输。5.根据权利要求1所述的基于虚拟化的USB设备共享方法，其特征在于，所述步骤2中的虚拟化技术主要包括如下操作：将任意型号的USB设备虚拟化为一个或多个虚拟USB设备，使得虚拟USB设备能够经过USB交换机和以太网与物理服务器通信；通过Hypervisor，即虚拟机监控程序VMM将整个物理服务器宿主机虚拟化，并在其中运行一个或多个虚拟机，每个虚拟机都拥有自己的虚拟USB控制器和虚拟USB设备，利用VMM直接为虚拟机提供USB控制器和USB设备的访问接口，实现对USB设备的虚拟化。6.根据权利要求5所述的基于虚拟化的USB设备共享方法，其特征在于，实现虚拟机对物理USB设备的远程访问具体包括如下操作：Hypervisor在启动时会为虚拟机创建USB控制器，连接到USB交换机上对应的物理USB设备，并对每个设备进行检测和初始化，并为它们创建对应的虚拟设备，每个虚拟设备都有一个唯一的ID和地址；Hypervisor将虚拟设备映射到物理USB设备，允许虚拟机与物理USB设备进行通信；
当虚拟USB设备接收到USB数据包时，Hypervisor将数据包封装为TCP或UDP数据包并通过网络发送到USB交换机设备；US...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：元内核北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：