USB/IP 协议、PDU 与公共核心

1. 两层协议

用户态管理协议负责DEVLIST和IMPORT，定义在tools/usb/usbip/src/usbip_network.h。导入完成后，socket交给内核，使用usbip_common.h中的URB协议。

默认服务端端口为TCP 3240。用户态在连接后设置TCP_NODELAY，降低小控制传输的Nagle延迟。

2. 四类内核命令

命令	值	方向	语义
CMD_SUBMIT	1	VHCI→Stub/VUDC	提交URB
CMD_UNLINK	2	VHCI→Stub/VUDC	取消指定seqnum
RET_SUBMIT	3	Stub/VUDC→VHCI	URB完成
RET_UNLINK	4	Stub/VUDC→VHCI	取消结果

数据面usbip_header固定48字节：20字节basic header加28字节最大union。基本头包含command、seqnum、devid、direction、ep。seqnum标识请求；Stub使用(busnum << 16) | devnum形成devid。

3. SUBMIT字段

usbip_header_cmd_submit序列化：

• 可跨网络表达的URB transfer flags；
• transfer buffer length；
• start frame；
• ISO packet数量；
• interval；
• 8字节control setup packet。

并非所有本地URB flag都可直接传输，tweak_transfer_flags()会过滤DMA映射等仅本机有效的标志。

RET_SUBMIT返回status、actual length、frame、ISO packet数和error count。

4. Payload顺序

CMD_SUBMIT OUT:
  header -> OUT data -> ISO descriptors

RET_SUBMIT IN:
  header -> IN data -> ISO descriptors

非ISO传输可使用线性buffer或scatter-gather。公共层的usbip_recv_xbuff()和发送侧kvec/iov_iter负责数据搬运。

ISO descriptor包含offset、期望length、actual length和status。Stub限制单URB最多1024个ISO packets，并检查负数、越界及长度；VUDC还按endpoint max packet验证packet数。

5. 字节序

usbip_header_correct_endian()对全部32-bit头字段执行CPU与big-endian转换，ISO descriptor同样按网络序处理。Setup packet本身是USB Chapter 9格式，不作为五个普通32-bit字段转换。

解包顺序必须是：

1. 完整接收固定头；
2. 转为CPU字节序；
3. 验证command和长度；
4. 分配URB/buffer；
5. 接收payload和ISO描述符。

远端给出的有符号长度和packet数量不能在验证前转换为分配大小。

6. usbip_common.c

关键函数：

• usbip_pack_pdu()：URB和command-specific header互转；
• usbip_header_correct_endian()：网络字节序；
• usbip_recv()：循环接收指定长度，处理EOF和signal；
• usbip_alloc_iso_desc_pdu()：创建ISO descriptor PDU；
• usbip_recv_iso()：接收并验证ISO结果；
• usbip_recv_xbuff()：接收IN/OUT payload；
• usbip_pad_iso()：整理非连续ISO IN数据；
• dump/debug函数：输出header和URB字段。

usbip_debug_flag是可写模块参数，同时通过各设备的usbip_debug sysfs暴露位掩码。

7. Event Handler

公共层创建名为usbip_event的单线程workqueue。每个usbip_device以位图记录：

• SHUTDOWN：先关闭socket/线程；
• RESET：恢复到可重连状态；
• UNUSABLE：永久标记不可用；
• BYE：对象即将移除。

usbip_event_add()使用全局spinlock把设备去重后加入event list。worker持有该设备sysfs_lock，严格按shutdown→reset→unusable顺序调用前端回调，并唤醒usbip_stop_eh()等待者。

这是全局串行恢复路径：一个设备的慢shutdown会延迟其它USB/IP连接的event处理。

8. 协议边界

内核URB协议没有独立session认证、MAC、加密、重放保护或每PDU长度字段。消息边界依赖command对应的固定头及其中长度。TCP只保证有序字节流，不保证对端可信。