Conexões remotas de USB via usbip

Imagine utilizar a rede para compartilhar uma conexão de um dispositivo USB, seja ele uma câmera, um HD externo, mouse, impressora, ou qualquer outro dispositivo. Há uma ferramenta no repositório Linux que resolve isso.

Foi com essa necessidade que eu conheci o usbip. Ele foi criado para transmitir pela rede portas USB (USB over IP). O usbip abstrai uma conexão USB em um device genérico (server), por meio do VHCI, e a partir daí transmitir os dados pra outro computador via rede. Isso permite que este receptor (client) dos dados USB possa montar seu próprio device e injetar a comunicação que ele recebe via rede.

Acabei de descrever o processo como se ele fosse numa mão única, um read-only, mas não é verdade. O client também pode enviar os dados pro server pela mesma comunicação anteriormente estabelecida.

Quem gerencia os devices que subirão, bem como a comunicação entre clients e server é o ilustríssimo usbip. E você não leu errado, clients no plural mesmo, é possível que um mesmo dispositivo seja compartilhado com diversas outras máquinas.

O usbip foi criado por Takahiro Hirofuchi com uma publicação inicial que explica os conceitos e a arquitetura da aplicação. Caso você queira entender melhor como as coisas funcionam debaixo do capô, eu sugiro que olhe também o site original da aplicação e o repositório que atualmente está no core tools do Linux (obrigado L. Torvalds).

O usbip foi concebido para integrar devices entre diferentes sistemas operacionais. Fiz alguns testes com Linux e Windows e verifiquei que funciona perfeitamente apenas entre duas máquinas com Linux. Segui as instruções, instalando e compilando os drivers pro Windows, mas aparentemente surgiu alguma incompatibilidade que não foi tratada. Gostaria de ter testado também no macOS antes dessa publicação, mas não foi possível, então sinta-se à vontade :).

Instalação

Atualmente a versão estável do usbip é a 2.0. Para instalar, basta que você baixe o código fonte e o compile, como utilizo a distribuição Ubuntu 16.04, instalei o pacote do tools-generic da seguinte forma:

$ sudo apt-get install linux-tools-generic

Atenção

Utilizaremos duas aplicações: usbip e usbipd.

No caso do Ubuntu, você terá a aplicação disponível na pasta /usr/lib/linux-tools/versao-do-kernel-generic/ onde versao-do-kernel-generic pode e vai variar de acordo com a versão da tools-generic.

Caso você tenha compilado, essas duas aplicações estarão disponíveis por padrão dentro da pasta src.

Server

Antes de rodar a aplicação que irá distribuir um dispositivo USB, é preciso habilitar 2 módulos:

$ sudo modprobe usbip_core
$ sudo modprobe usbip_host

Basta então que invoque a aplicação server, em sua respectiva pasta:

$ sudo ./usbipd
usbipd: info: starting usbipd (usbip-utils 2.0)
usbipd: info: listening on 0.0.0.0:3240
usbipd: info: listening on :::3240

A aplicação responde avisando onde estará disponível a comunicação com outro device, no caso por padrão, na porta 3240.

Se você não quiser ver os logs e/ou não interagir diretamente com a aplicação, basta utilizar a opção -D que roda como daemon.

É possível visualizar os dispositivos locais disponíveis por meio do comando:

$ ./usbip list -l
 - busid 1-1.1.1 (413c:8161)
   Dell Computer Corp. : Integrated Keyboard (413c:8161)

 - busid 1-1.1.2 (413c:8162)
   Dell Computer Corp. : Integrated Touchpad [Synaptics] (413c:8162)

 - busid 2-1.8 (0c45:6481)
   Microdia : unknown product (0c45:6481)

A partir dessa listagem é possível disponibilizar algum dispositivo para conexão, basta executar o comando bind:

$ sudo ./usbip bind -b 1-1.1.2 #1-1.1.2 é o ID do dispositivo listado anteriormente
usbip: info: bind device on busid 1-1.1.2: complete

Client

Agora em outra máquina, é possível conectar-se ao server e conversar com os dispositivos que estão disponíveis. Para isso, é preciso saber o endereço IP da máquina que está rodando o server, nos exemplos abaixo assumirei que esse IP é 192.168.0.17.

Além de ter também a aplicação usbip instalada nessa máquina, os seguintes módulos precisam ser ativados:

$ sudo modprobe usbip_core
$ sudo modprobe vhci-hcd

Para listar os dispositivos disponíveis do server (anteriormente habilitados pelo bind), execute:

$ ./usbip list -r 192.168.0.17
Exportable USB devices
======================
 - 192.168.0.17
    1-1.1.2: Dell Computer Corp. : Integrated Touchpad [Synaptics] (413c:8162)
           : /sys/devices/pci0000:00/0000:00:1a.0/usb1/1-1/1-1.1/1-1.1.2
           : (Defined at Interface level) (00/00/00)

Basta então, se conectar ao dispositivo que desejar através do seu ID:

$ sudo ./usbip attach -r 192.168.0.17 -b 1-1.1.2

E voilà! Você consegue então utilizar por meio da rede, um dispositivo USB que está em outra máquina!

Considerações finais

As possibilidades de utilização são ampliadas se você pensar que o seu USB server pode ser RaspberryPi, por exemplo. Utilizo essa aplicação para alcançar alguns cenários de IoT, mas começar pelo mouse pode ser uma boa (no meu caso foi bem divertido).

A taxa de transferência de dados pode ser um problema dependendo do tipo de dispositivo USB que você deseja conectar via rede, como estou aplicando em cenários menores, isso me atende, mas quando se trata de disco externo ou mesmo pen-drive nota-se um atraso bem grande.

Utilize o lsusb pra te ajudar quando tiver dúvida sobre os dispositivos conectados em sua máquina. Isso serve tanto pro client quanto pro server, pode ser uma boa baliza para seus experimentos e testes.

A maior parte dos comandos precisa ser executado com permissão de usuário root, isso acontece porque é preciso manipular dispositivos internamente, o que pede algum grau de permissão além do usuário simples. Mas fique tranquilo, não há código malicioso nessa aplicação, ela é canônica e foi avaliada por uma equipe qualificada.

Para desconectar os dispositivos, utilize os comandos detach e unbind no client e server respectivamente. O comando help pode te ajudar bastante nisso ;).

Não há autenticação para acessar os dispositivos, como você pode ter observado. Portanto, seja cuidadoso ao compartilhar os devices, garantir que somente as pessoas devidas tem acesso a essa rede é um bom caminho.

Não há necessidade alguma do server ter os drivers de utilização do device, apenas o client. O que de certa forma é incrível, pois no final a rede acaba sendo um mero condutor do sinal!

Aproveite, há muitas possibilidades para serem exploradas :)

Bom dia e boa sorte!