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    kylin vapp usb方案选型

    [busuanzi]
    字数统计: 2k字   |   阅读时长≈ 7分

    参考

    目标

    选择一个usb重定向方案，作为我们云应用场景的usb重定向主要，或者备用方案

    主流重定向方法

    云桌面/应用方案

    厂商 云桌面方案 云应用方案
    kylin qemu-kvm + spice rdp
    sangfor qemu-kvm + spice rdp
    citrix ? ?

    详细分析

    sangfor

    sangfor 就云应用这个场景，其实是分两个方案的。信创场景和非信创场景

    信创场景

    该方案下，采用windows desktop版本 1:1 通过rdp协议提供给用户使用
    优点：单用户，支持更好（有些软件自身无法支持多用户），usb重定向直接复用vdi场景的方案（qemu-kvm+spice+usbredir）
    缺点：资源消耗较大，对于每个需要提供云应用的用户，需要提供一台单独的虚拟机为其服务(不过深信服有个人盘功能，不知道会不会有相关优化)，

    非信创场景

    该方案下，采用windows server版本　1:n 通过rdp协议提供用户使用
    优点：资源消耗小，多用户只需要一台虚拟服务器
    缺点：兼容差（有些软件自身无法支持多用户）没有发现有相关的usb重定向功能，但是有一些指定类型设备的重定向方案，如磁盘重定向（本质并不涉及到usb）

    优化模式

    • 磁盘重定向

      • 基于virtual Box的磁盘重定向二次开发打造

    • USA

      • 通过手段，修改了SCSI的单次请求大小，从128个LUN 提升到1024个，单次数据大了8倍，单次读写，从65536提升到524288，减少了SCSI的冗余数据
      • 然后针对性开启流式传输，单次传输大小16384
      • 总体来看，手段类似于我们之前的fat优化

    其他

    问：vm中 usb设备有个驱动，是否不是全虚拟化方案？
    答：经过排查确认，哪个不是usb设备的驱动，因为一些意外，导致usb设备重定向受到影响。sangfor usb重定向，依然还是使用的qemu-kvm + spice +usbredir
    问：sangfor支持 高速u盘传输，是怎么实现的

    citrix

    citrix 云应用类似sangfor的xr场景，单独一个windows desktop版本，1:1 提供用户使用

    基础的usb重定向

    linux

    linux下，并没有发现对应的usb重定向功能，官网宣称支持。但是本地实测并没有生效。从ubuntu客户端连接虚拟机后，并没有相应的设备面板。

    windows

    windows下，具备usb重定向功能，功能架构应该属于半虚拟化，端口重定向方案。在windows中虚拟了一个usb主控（Citrix remote USB host controller）。并在客户端给设备加载一个驱动(ctxusbrdr.sys)。

    其中Citrix remote USB host controller 类似于usbip的 VHCI主控驱动
    ctxusbrdr.sys 则类似于 usbip-host驱动

    优化模式

    citrix 还具备很多usb优化，比如磁盘重定向，Twain重定向 HDX多媒体重定向。基本上都属于设备重定向范围

    HDX

    HDX 被citrix 归类为多媒体优化，但是其中实现原理，各不相同，区别很大。

    • Audio
      • 可以在虚拟机中查看到 Citrix HDX Audio,有音频设备接入时（只要包含音频，比如摄像头自带的音频也算），就能看到一个音频设备，出现在它下面。典型的半虚拟化，设备重定向实现
    • Camera
      • 该功能，原理上猜测是Web Camera的实现。但是无论在设备管理器，还是控制面板-设备中，都查看不到对应虚拟设备。
      • 用camera类软件时，不管是否接入camera设备，接入几个设备，都可以看到一个且仅有一个Citrix HDX Web Camera 驱动。
      • 平时，客户端不受任何影响，只有在点击预览是，客户端才产生一个独立进程访问设备
        • /opt/Citrix/ICAClient/util/gst_read –input_device=/dev/video0 –casInfo=, InApp, , , , , , , user1, CITRIXLAB, VWIN1064S02, ,
        • gst_read 没有和外界建立连接，应该还是通过主进程通信的。
      • 该方案下，无法修改摄像头的分辨率。无法查看到虚拟设备，软件兼容性会比较差。
      • 虚拟机截图，可以看到画面，排除本地直接显示的方案
      • 通过opencv，directshow的初步学习和实验，已经确认了citrix HDX方案的虚拟摄像头，是通过directshow虚拟的
    其他
    • 磁盘重定向
      • 磁盘重定向方案的读写速度，也时30/20（MB/s）的读写速度

    kylin

    优化模式

    • 磁盘重定向
      • kylin的磁盘重定向是基于Dokan技术实现的(可以理解为一个windows的fuse文件系统)
        • 实测速度，在千兆网，可以达到30/20（MB/s）的读写速度
        • 直连模式，在千兆网，可以达到55/25（MB/s）的读写速度

    方案选型对比

    • 总结下常见云应用场景模型
      • 1:n 共享模式，一个虚拟服务器，提供多个用户使用云应用
        • 优点：节省资源
      • 1:1 专用模式，一个用户对应一个虚拟主机
        • 优点：兼容性差

    我们当前使用的是共享模式

    • 下面是我们可选的方案列表

    • 基础重定向方案

      方案 客户端开源 服务端开源 全/半虚拟化 端口/设备重定向 用户隔离
      rdp(urbdrc) Y N 半 端口 Y
      usbredir + qemu-kvm Y Y 全 端口 N
      usbip Y Y 半 端口 N
    方案 优点 缺点
    rdp(urbdrc) rdp原生功能，不要考虑用户隔离 服务端代码不开源，有些问题，难以排查解决
    usbredir + qemu-kvm 代码成熟，且我们已经具备大量经验，包括现成的权限控制系统和优化方案 不支持用户隔离，需要额外想办法支持，性能比usbip稍差
    usbip 有现成的开源代码，理论上，可以使用usbredir中的部分优化方案，性那能好 不支持用户隔离，需要额外想办法支持，兼容性比usbredir稍差

    • 我们目前采用的方案是rdp方案。优点显而易见，我们云应用采用的场景是共享模式，rdp场景原生就支持用户隔离，缺点是服务端代码不开源，一旦出现问题，难以修改

    • 我个人的建议是，支持双模式：
      1、共享模式+rdp方案，可以应对大多数，对外设需求不高的场景（简单的u盘支持）
      2、专用模式+(usbredir + qemu-kvm)方案，应对部分对外设需求较高的场景
      这么选的理由

    • 从产品角度
      • 可以使用共享模式，节省资源
      • 在共享模式下，不好支持的外设，可以使用专用模式针对性解决
    • 从开发角度
      • rdp我们已经有成熟的产品模型
      • usbredir + qemu-kvm 我们也有了成熟的解决方案，需要做的就是支持两种模式的配置，甚至于页面一键转化

    优化方案性能对比

    • 磁盘重定向

    • 视频重定向

    优化方案

    • 键盘鼠标优化，基本的虚拟化技术已经支持，不做讨论
    • 磁盘重定向
      方案 客户端开源 服务端开源 全/半虚拟化 端口/设备重定向 用户隔离
      rdp + ? Y N 半 设备 Y
      virtulbox Y Y 半 设备 Y?
    • 音频重定向，基本的虚拟化技术已经支持，不做讨论
    • 视频重定向
      方案 客户端开源 服务端开源 全/半虚拟化 端口/设备重定向 用户隔离
      citrix HDX N N 半 设备 Y?
      kylin-uvc Y Y 全 端口 N
      Twain Y Y 半 设备 Y?
      web camera Y Y 半 设备 Y?

    Ps:web camera这里是一个概称，包括但是不限于基于ONVIF,V4L2等协议的大量开源项目

    • 打印机重定向，待调研
    • 扫描仪重定向，待调研