Farseerfc的小窝 - usbip//farseerfc.me/zhs/2019-02-07T02:14:00+09:00用 usbip 转发 raspberry pi 的 USB 键盘鼠标给 Arch Linux 的 PC2019-02-07T02:14:00+09:002019-02-07T02:14:00+09:00farseerfctag:farseerfc.me,2019-02-07:/zhs/usbip-forward-raspberrypi.html<p>惠狐 <a class="reference external" href="/links.html#megumifox">megumifox</a> 写了篇 <a class="reference external" href="https://blog.megumifox.com/public/2019/02/06/%E7%94%A8pulseaudio%E5%B0%86%E7%94%B5%E8%84%91%E7%9A%84%E5%A3%B0%E9%9F%B3%E7%94%A8%E6%89%8B%E6%9C%BA%E6%94%BE%E5%87%BA%E6%9D%A5/">用PulseAudio将电脑的声音用手机放出来</a>
,文末提到想知道我怎么用树莓派转发 USB 的,于是写篇文章记录一下。</p>
<div class="section" id="id1">
<h2>起因</h2>
<p>家里有个装了 Arch Linux ARM 的树莓派3B 闲置着,装了 Arch Linux ARM 偶尔上电更新一下,
不过因为性能实在不适合做别的事情于是一直在吃灰。某日 <del>给老婆安利幻想万华镜</del><ins>和老婆看片</ins>
的时候, <del>老婆不吃安利于是迁怒键盘鼠标</del><ins>键盘鼠标被长长的 USB 线扯着感觉很难受</ins>
,于是偶发奇想,能不能利用一下树莓派的多达 4 个 USB 2.0 端口接鼠标键盘呢,
这样鼠标键盘就可以跟着树莓派来回走,不用拖着长长的 USB 线了。</p>
<p>上网搜了一下, Linux 环境有个 usbip 工具正好能做到这个。原理也很直观, usbip 能把 USB …</p></div><p>惠狐 <a class="reference external" href="/links.html#megumifox">megumifox</a> 写了篇 <a class="reference external" href="https://blog.megumifox.com/public/2019/02/06/%E7%94%A8pulseaudio%E5%B0%86%E7%94%B5%E8%84%91%E7%9A%84%E5%A3%B0%E9%9F%B3%E7%94%A8%E6%89%8B%E6%9C%BA%E6%94%BE%E5%87%BA%E6%9D%A5/">用PulseAudio将电脑的声音用手机放出来</a>
,文末提到想知道我怎么用树莓派转发 USB 的,于是写篇文章记录一下。</p>
<div class="section" id="id1">
<h2>起因</h2>
<p>家里有个装了 Arch Linux ARM 的树莓派3B 闲置着,装了 Arch Linux ARM 偶尔上电更新一下,
不过因为性能实在不适合做别的事情于是一直在吃灰。某日 <del>给老婆安利幻想万华镜</del><ins>和老婆看片</ins>
的时候, <del>老婆不吃安利于是迁怒键盘鼠标</del><ins>键盘鼠标被长长的 USB 线扯着感觉很难受</ins>
,于是偶发奇想,能不能利用一下树莓派的多达 4 个 USB 2.0 端口接鼠标键盘呢,
这样鼠标键盘就可以跟着树莓派来回走,不用拖着长长的 USB 线了。</p>
<p>上网搜了一下, Linux 环境有个 usbip 工具正好能做到这个。原理也很直观, usbip 能把 USB
端口上的数据封装成 IP 协议通过网络转发出去,从而两个网络间相互联通的电脑就可以远程转发 USB 了。
设置好的话,就像是一台 PC 多了几个位于树莓派上的 USB 端口,插上树莓派的 USB 设备统统作为 PC
的设备。</p>
<p>这篇文章假设有一个装了 Arch Linux 的 PC ,和一个装了 Arch Linux ARM 的树莓派,
并且两者间能通过网络互相访问到。别的发行版上大概也可以这么做,只是我没有试过。 usbip
工具似乎普遍被发行版打包了,除此之外需要的也只是 Linux 内核提供好的功能而已。</p>
</div>
<div class="section" id="arch-linux-arm">
<h2>设置 Arch Linux ARM 的树莓派端</h2>
<p>假设树莓派上面网络已经设置妥当,开机插电就能自动联网。接下来安装 usbip 工具:</p>
<div class="highlight"><pre><span class="code-line"><span></span><span class="gp">$</span> sudo pacman -Syu usbip</span>
</pre></div>
<p>然后需要记录一下树莓派的 IP 地址:</p>
<div class="highlight"><pre><span class="code-line"><span></span><span class="gp">$</span> ip addr</span>
<span class="code-line"><span class="go">3: wlan0: ......</span></span>
<span class="code-line"><span class="go">inet 192.168.0.117/24 brd 192.168.0.255 scope global noprefixroute wlan0</span></span>
<span class="code-line"><span class="go">......</span></span>
</pre></div>
<p>接下来给 udev 添加一个规则,当插入 usb 设备的时候,执行我的脚本 usbipall.sh
把 usb 设备通过 usbip 共享出去:</p>
<div class="highlight"><pre><span class="code-line"><span></span><span class="gp">$</span> cat /etc/udev/rules.d/usbipall.rules</span>
<span class="code-line"><span class="go">ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", RUN+="/usr/bin/bash /usr/local/bin/usbipall.sh"</span></span>
</pre></div>
<p>这个 rules 文件 <a class="reference external" href="https://github.com/farseerfc/dotfiles/blob/master/usbiprpi/usbipall.rules">可以在我的 dotfiles 里面找到</a> 。</p>
<p>然后规则调用的 usbipall.sh 我这么写的, <a class="reference external" href="https://github.com/farseerfc/dotfiles/blob/master/usbiprpi/usbipall.sh">文件同样在我的 dotfiles 里面</a> :</p>
<div class="highlight"><pre><span class="code-line"><span></span><span class="ch">#!/bin/sh</span></span>
<span class="code-line"><span class="o">(</span></span>
<span class="code-line"><span class="nv">allusb</span><span class="o">=</span><span class="k">$(</span>usbip list -p -l<span class="k">)</span></span>
<span class="code-line"><span class="k">for</span> usb in <span class="nv">$allusb</span></span>
<span class="code-line"><span class="k">do</span></span>
<span class="code-line"> <span class="nv">busid</span><span class="o">=</span><span class="k">$(</span><span class="nb">echo</span> <span class="s2">"</span><span class="nv">$usb</span><span class="s2">"</span> <span class="p">|</span> sed <span class="s2">"s|#.*||g;s|busid=||g"</span><span class="k">)</span></span>
<span class="code-line"> <span class="k">if</span> <span class="o">[</span> <span class="s2">"</span><span class="nv">$busid</span><span class="s2">"</span> <span class="o">=</span> <span class="s2">"1-1.1"</span> <span class="o">]</span></span>
<span class="code-line"> <span class="k">then</span></span>
<span class="code-line"> <span class="c1"># ignoring usb ethernet</span></span>
<span class="code-line"> <span class="k">continue</span></span>
<span class="code-line"> <span class="k">fi</span></span>
<span class="code-line"> <span class="nb">echo</span> <span class="s2">"</span><span class="k">$(</span>date -Iseconds<span class="k">)</span><span class="s2">: Exporting </span><span class="nv">$busid</span><span class="s2">"</span></span>
<span class="code-line"> usbip <span class="nb">bind</span> --busid<span class="o">=</span><span class="s2">"</span><span class="nv">$busid</span><span class="s2">"</span></span>
<span class="code-line"><span class="k">done</span></span>
<span class="code-line"><span class="o">)</span> >>/var/log/usbipall.log <span class="m">2</span>><span class="p">&</span><span class="m">1</span></span>
</pre></div>
<p>这个脚本做了这样几件事。</p>
<ol class="arabic simple">
<li>调用 <code class="code">
usbip list --local</code>
列出本地所有 usb 设备。</li>
<li>针对每个设备<ol class="arabic">
<li>取出它的 busid</li>
<li>判断是不是树莓派的 USB 以太网卡,不是的话继续</li>
<li>通过 <code class="code">
usbip bind --busid=</code>
命令把这个 usb 设备导出到网上</li>
</ol>
</li>
<li>最后把所有输出记录到 /var/log/usbipall.log 日志里面</li>
</ol>
<p>树莓派这边设置就完成了。从此之后插入的 usb 设备就会统统导出出去。</p>
<p>这里需要注意一下,启用了 udev 规则之后,就没法插键盘鼠标到树莓派上控制它了……我都是从另一端 ssh
上树莓派操作的。如果有什么地方设置错误,可能需要把树莓派的 SD 卡拔下来插到电脑上,删除掉 rules
文件……</p>
<p>仔细检查设置正确了之后,重新载入 udev 规则,或者重启树莓派:</p>
<div class="highlight"><pre><span class="code-line"><span></span><span class="gp">#</span> systemctl restart systemd-udevd</span>
</pre></div>
<p>这样树莓派这边就设置好了。</p>
</div>
<div class="section" id="arch-linux-pc">
<h2>设置 Arch Linux 的 PC 端</h2>
<p>同样假设 PC 这边也已经联网。接下来同样安装 usbip 工具:</p>
<div class="highlight"><pre><span class="code-line"><span></span><span class="gp">$</span> sudo pacman -Syu usbip</span>
</pre></div>
<p>然后我写了个小脚本去链接树莓派端, <a class="reference external" href="https://github.com/farseerfc/dotfiles/blob/master/usbiprpi/usbiprpi3.sh">这个文件 usbiprpi3.sh 也在我的 dotfiles</a>:</p>
<div class="highlight"><pre><span class="code-line"><span></span><span class="ch">#!/bin/sh</span></span>
<span class="code-line"><span class="nv">rpi3</span><span class="o">=</span><span class="s2">"192.168.0.117"</span></span>
<span class="code-line"></span>
<span class="code-line">modprobe vhci-hcd</span>
<span class="code-line"></span>
<span class="code-line"><span class="nv">allusb</span><span class="o">=</span><span class="k">$(</span>usbip list -p -r <span class="nv">$rpi3</span> <span class="p">|</span> cut -d<span class="s2">":"</span> -f1 -s <span class="p">|</span> sed <span class="s1">'s|^[ \t]*||;/^$/d'</span><span class="k">)</span></span>
<span class="code-line"><span class="k">for</span> busid in <span class="nv">$allusb</span></span>
<span class="code-line"><span class="k">do</span></span>
<span class="code-line"> <span class="k">if</span> <span class="o">[</span> <span class="s2">"</span><span class="nv">$busid</span><span class="s2">"</span> <span class="o">=</span> <span class="s2">"1-1.1"</span> <span class="o">]</span></span>
<span class="code-line"> <span class="k">then</span></span>
<span class="code-line"> <span class="c1"># ignoring usb ethernet</span></span>
<span class="code-line"> <span class="k">continue</span></span>
<span class="code-line"> <span class="k">fi</span></span>
<span class="code-line"> <span class="nb">echo</span> <span class="s2">"Attaching </span><span class="nv">$busid</span><span class="s2">"</span></span>
<span class="code-line"> usbip attach --remote<span class="o">=</span><span class="nv">$rpi3</span> --busid<span class="o">=</span><span class="s2">"</span><span class="nv">$busid</span><span class="s2">"</span></span>
<span class="code-line"><span class="k">done</span></span>
</pre></div>
<p>其中脚本第一行填入上面记录下来的树莓派的 IP 地址,接下来脚本做了这么几件事:</p>
<ol class="arabic simple">
<li>用 modprobe 确认加载 vhci-hcd 通用虚拟键鼠驱动</li>
<li>用 <code class="code">
usbip list --remote=</code>
列出远程设备上已经导出了的 USB 设备,取出他们的 busid</li>
<li>对每个设备用 <code class="code">
usbip attach</code>
接上该设备</li>
</ol>
<p>然后就已经准备妥当,接下来是见证奇迹的时刻:</p>
<div class="highlight"><pre><span class="code-line"><span></span><span class="gp">$</span> sleep <span class="m">10</span><span class="p">;</span> sudo ./usbiprpi3.sh</span>
<span class="code-line"><span class="go">Attaching 1-1.4.3</span></span>
<span class="code-line"><span class="go">Attaching 1-1.4.1</span></span>
</pre></div>
<p>因为只有一套键盘鼠标,所以先 sleep 个 10 秒,在此期间快速把键鼠拔下来插到树莓派的 USB 口上去。
如果对自己手速没自信也可以把时间设长一点。然后用 root 权限执行 usbiprpi3.sh 。</p>
<p>一切正常的话,先能观测插上树莓派的键盘鼠标被树莓派初始化了一下,比如键盘灯会亮,
然后这些设备会被导出出去,从而键盘灯灭掉,然后 10 秒等待结束后他们被远程接到了 PC 端,
又会被初始化一下,同时 PC 端这边会有上述 Attaching 的输出。然后键盘鼠标就能像平常一样用啦。</p>
</div>
<div class="section" id="id3">
<h2>使用体验</h2>
<p>因为就是通过 IP 转发 USB 嘛,所以就和普通地接 USB 的体验差不多,当然前提是网络环境足够稳定。
在我家间隔 5 米到无线路由器的环境下,基本感觉不到网络延迟的影响。
通过这种方式聊天上网应该和直接接 USB 设备完全一样。本文就是在通过树莓派转发的前提下用键盘打字写的。</p>
<p>不过如果网络负载本身就很大的话,可能会一些延迟,比如我开着 OBS 直播打东方的时候,原本就手残
的我感觉更加手残了……</p>
<p>试过拿着树莓派在房间到处走,走到无线信号覆盖不到的地方, usbip 会断掉,PC 上的现象就像是 USB
设备被拔下来了……所以如果无线网络不稳的话,可能需要对上面脚本做个循环?不过那样可能会用起来很别扭吧。</p>
<p>以及,上述操作 usbip 是走 TCP 3240 端口,数据包大概完全没有加密,所以考虑安全性的话,
最好还是在内网环境使用。不过转念一想,万一有别人接上了我导出出去的 USB ,也就是截获我的键盘,
PC 这边没法 attach 设备了,应该马上会发现吧。我敲打 sudo 之类命令的时候 shell 里面没有回显,
就不会再继续敲密码了。而且似乎对攻击者也没有什么好处?要是他 usb attach 到了我的设备上,
我就能控制他的键盘了耶~</p>
</div>