用于VHE的本地I/O设备连接器.pdf

本发明提供了一种用于VHE的本地I／O设备连接器，包括：USB处理单元，用于接收来自本地I／O设备的USB数据包，并将其解封装为本地I／O数据；以及远程桌面协议处理单元，用于将本地I／O数据封装为远程桌面协议数据包以转发到VHE的远程虚拟机。

权利要求书
1.  一种用于虚拟家庭环境(VHE)的本地输入／输出(I／O)设备连接器，包括：
通用串行总线(USB)处理单元，用于接收来自本地I／O设备的USB数据包，并将其解封装为本地I／O数据；以及
远程桌面协议处理单元，用于将所述本地I／O数据封装为远程桌面协议数据包以转发到所述VHE的远程虚拟机。

2.  如权利要求1所述的连接器，其中所述USB处理单元识别所接收的USB数据包的USB协议类型，并根据所识别的USB协议类型对所述USB数据包进行解封装。

3.  如权利要求1所述的连接器，还包括：
USB接口，其通过USB数据线与本地I／O设备相连，用于从本地I／O设备接收所述USB数据包，并将其传送给所述USB处理单元。

4.  如权利要求1所述的连接器，还包括：
传输控制协议／因特网协议(TCP／IP)处理单元，用于从所述远程桌面协议处理单元接收所述远程桌面协议数据包，并将其封装为IP数据包以通过IP网络传输到所述远程虚拟机。

5.  如权利要求1所述的连接器，还包括：
管理器单元，用于对所述连接器进行初始化、管理所述连接器的web接口以对本地配置参数进行配置、状态指示和固件更新，以及对远程管理协议进行响应。

6.  一种用于虚拟家庭环境(VHE)的本地输入／输出(I／O)设备连接器，包括：
远程桌面协议处理单元，用于接收来自所述VHE的远程虚拟机的远程桌面协议数据包，并将其解封装为要发送给相应的本地I／O设备的I／O数据；以及
通用串行总线(USB)处理单元，用于从所述远程桌面协议处理单元接收所述I／O数据，并将其封装为USB数据包。

7.  如权利要求6所述的连接器，其中所述USB处理单元识别所接收的I／O数据的USB协议类型，并根据所识别的USB协议类型对该I／O数据进行封装。

8.  如权利要求6所述的连接器，还包括：
USB接口，其通过USB数据线与本地I／O设备相连，用于从所述USB处理单元接收所述USB数据包，并将其传送给本地I／O设备。

9.  如权利要求6所述的连接器，还包括：
传输控制协议／因特网协议(TCP／IP)处理单元，用于从所述VHE的远程虚拟机接收IP数据包，并将其解封装为所述远程桌面协议数据包。

10.  如权利要求6所述的连接器，还包括：
管理器单元，用于对所述连接器进行初始化、管理所述连接器的web接口以对本地配置参数进行配置、状态指示和固件更新，以及对远程管理协议进行响应。

说明书用于VHE的本地I/O设备连接器
技术领域
本发明涉及虚拟家庭环境(Virtual Home Environment，VHE)，更具体而言，本发明涉及一种用于VHE的本地I／O设备连接器，能够将基于USB的本地I／O设备连接到VHE远程服务器。
背景技术
当前，需要连接到远程计算机(服务器或虚拟机)的家庭I／O设备(在本文中也称为本地I/O设备)必须连接到一个运行有某种远程桌面应用程序的个人电脑(PC)上。虚拟桌面应用和家庭I／O设备的网络设置如图1和图2所示。图1示出了运行有虚拟桌面应用的PC通过IP网络连接到运行在远程服务器上的虚拟机的示意图。图2示出了通过重定向将本地I／O设备连接到远程虚拟机的示意图。
如图2中所示，本地I／O设备中的一些，如键盘、鼠标、一部分USB端口和一个桌面窗口，被重定向到远程虚拟机以进行输入和输出。重定向的I／O操作通过某种远程桌面协议，例如虚拟网计算(Virtual Network Computing，VNC)协议或者微软公司的远程桌面协议(Remote Desktop Protocol，RDP)来传输。在重定向之后，这些本地I／O设备可以被有效映射为远程虚拟机的I／O设备。
虚拟家庭环境(VHE)的目标在于为家庭提供个性化的后台计算环境，以提供各种后台服务，如文件、打印、存储和媒体共享等。在VHE中，用户就像使用本地资源和服务那样使用由远程虚拟机提供的各种资源和服务。此外，在VHE中，需要将所有家庭I／O设备连接为一个功能整体，以作为远程虚拟机的I／O设备。
因此，需要一种用于VHE的本地I／O设备连接器来将所有本地I/O设备连接到VHE远程服务器。
发明内容
图1和图2所示的方案对于针对PC的传统远程桌面应用运行良好，然而对于用于为宽带用户提供虚拟计算环境的VHE应用来说并不适合。虽然理论上有可能通过运行有远程桌面应用的PC来连接本地I／O设备以控制远程虚拟机，然而实际上一方面由于PC本身的价格较高，使得这对于商业应用而言并不可行，另一方面，本地所需要的诸如计算、存储等资源可以由远程服务器提供，这使得使用具有本地计算和存储能力的PC也是一种资源的浪费。
因此，需要一种专用的低成本的用于VHE的本地I／O设备连接器来将传统的本地I／O设备连接到远程虚拟机。
由于USB是一种常见的I／O设备连接器，因此，本发明建议了一种专用于VHE的基于USB的本地I／O设备连接器，其不需要复杂且相对昂贵的PC。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于VHE的本地I／O设备连接器，包括：USB处理单元，用于接收来自本地I／O设备的USB数据包，并将其解封装为本地I／O数据；以及远程桌面协议处理单元，用于将本地I／O数据封装为远程桌面协议数据包以转发到VHE的远程虚拟机。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于VHE的本地I／O设备连接器，包括：远程桌面协议处理单元，用于接收来自VHE的远程虚拟机的远程桌面协议数据包，并将其解封装为要发送给相应的本地I／O设备的I／O数据；以及USB处理单元，用于从远程桌面协议处理单元接收I／O数据，并将其封装为USB数据包。
本发明所建议的用于VHE的本地I／O设备连接器是一种用于将所有基于USB的本地I／O设备连接到VHE远程服务器的低成本的专用设备，比基于PC的方案要更便宜。
附图说明
通过参考下列附图所给出的本发明的具体实施方式的描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见，其中：
图1示出了运行有虚拟桌面应用的PC通过IP网络连接到运行在远程服务器上的虚拟机的示意图；
图2示出了通过重定向将本地I／O设备连接到远程虚拟机的示意图；
图3示出了针对宽带用户的虚拟家庭环境VHE的示意图；
图4示出了根据本发明的用于VHE的本地I／O设备连接器的结构的示意图；以及
图5示出了根据本发明的用于VHE的本地I／O设备连接器与远程虚拟机之间的协议栈的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图3示出了针对宽带用户的虚拟家庭环境VHE300的示意图。如图3中所示，每个VHE300由位于数据中心中的远程服务器310中的一个或多个远程虚拟机320支持。宽带用户希望通过专用的本地I／O设备连接器330将其一个或多个本地I／O设备340连接到支持其VHE的远程虚拟机320。此外，用户驻地网关350是用户到IP网络之间的网关，位于连接器330和IP网络之间。
根据本发明所建议的用于VHE的本地I／O设备连接器330是一种基于USB的连接器，其能够连接所有类型的基于USB的I／O设备。
在本发明中，用于VHE的本地I／O设备连接器可以看作是VHE远程服务器的USB端口的一种虚拟扩展，其收集所有基于USB的本 地I／O设备的本地I／O数据，并通过专用的远程桌面协议将该本地I／O数据中继到VHE远程服务器或者从VHE远程服务器接收指向本地I／O设备的数据并将其中继到相应的本地I／O设备。
本发明的构思在于不使用昂贵且复杂的PC作为本地I／O设备与远程虚拟机之间的连接器，而是仅将VHE环境中连接本地I／O设备与远程虚拟机所需的USB功能和远程桌面协议功能集成在单个独立设备或器件中，以提供更为简单和便宜的连接器／集线器。
图4示出了根据本发明的用于VHE的本地I／O设备连接器400的结构的示意图。连接器400例如可以用作图3中的专用连接器330。如图4中所示，连接器400包括USB处理单元420和远程桌面协议处理单元430。此外，连接器400还可以包括一个或多个USB接口410、管理器单元440和／或传输控制协议／因特网协议(TCP／IP)处理单元450。
以下，分别从上行(从本地I／O设备到远程虚拟机)数据传输和下行(从远程虚拟机到本地I／O设备)数据传输的角度来描述连接器400。
上行数据传输
USB接口410通过USB数据线与本地I／O设备相连，以从本地I／O设备接收USB数据包，并将其传送给USB处理单元420。
USB接口410例如可以通过USB连接线与本地I／O设备上的USB端口相连，以从本地I／O设备接收USB数据包。USB接口410的类型例如可以包括A型USB接口、B型USB接口、mini USB接口以及无线USB接口等，以适合各种不同的本地I／O设备。本地I／O设备包括键盘、鼠标、打印机、传真机、扫描仪、电视机等。通常，本地I／O设备没有或仅有较低的计算和存储能力。
USB数据包是由本地I／O设备发送给连接器400的、使用USB协议封装的本地I／O数据。这里，USB协议可以是任意已知的或将来会出现的USB协议版本和类型。
USB处理单元420接收USB数据包，并将其解封装为本地I／O 数据。
例如，USB处理单元420能够识别所接收的USB数据包的源地址、目的地地址、USB协议类型等，并根据所识别的USB协议类型对该USB数据包进行解封装。
远程桌面协议处理单元430从USB处理单元420接收本地I／O数据，并将该本地I／O数据封装为远程桌面协议数据包以转发到VHE的远程虚拟机(如图3中的虚拟机320)。
这里，远程桌面协议可以基于任意已知或将来出现的协议类型，例如VNC协议或微软公司的RDP协议等。
管理器单元440负责对连接器400进行管理，例如初始化硬件和软件、管理web接口以对本地配置参数进行配置、状态指示和固件更新，以及对远程管理协议进行响应等。这里，管理器单元440的本地配置参数应当至少包括远程虚拟机所位于的服务器的IP地址、本地IP设置(如果没有使用动态IP设置的话)、远程桌面协议的类型和要使用的对应的TCP端口，以及启用或禁用传输层封装和对应的协议类型等。
连接器400还可以包括TCP／IP处理单元450，用于从远程桌面协议处理单元430接收所述远程桌面协议数据包，并将其封装为IP数据包以通过IP网络传输到远程虚拟机。
这里，TCP／IP处理单元450所封装的IP数据包能够通过连接器400与用户驻地网关(如图3中的用户驻地网关350)之间的有线或无线链路转发到IP网络，并继而被传输到对应的远程虚拟机。例如，TCP／IP处理单元450能够通过以太网或WiFi等，将所封装的IP数据包转发到用户驻地网关。
下行数据传输
下行数据传输与上行数据传输的不同之处主要在于数据的流向不同，从而各个单元所执行的功能(如输入或输出，封装或解封装)也相应不同。以下，对连接器400的各个单元进行简单描述，与上行数据传输相同的部分将不再赘述。
首先，TCP／IP处理单元450从VHE的远程虚拟机接收到IP数据包，并将其解封装为远程桌面协议数据包。
远程桌面协议处理单元430从TCP／IP处理单元450接收远程桌面协议数据包，并将其解封装为要发送给相应的本地I／O设备的I／O数据。
USB处理单元420从远程桌面协议处理单元430接收I／O数据，并将其封装为适当的USB数据包。
这里，USB处理单元420例如能够识别所接收的I／O数据的源地址、目的地地址、USB协议类型等，并根据所识别的USB协议类型对该I／O数据进行封装。
接下来，USB处理单元420将所封装的USB数据包传输给相应的USB接口410。这里，USB处理单元420例如能够根据所识别的I／O数据的目的地地址，来寻址到对应的USB接口410。
USB接口410可以通过USB数据线与本地I／O设备相连，以将从USB处理单元420接收的USB数据包传送给相应的本地I／O设备。
图5示出了根据本发明的用于VHE的本地I／O连接器与远程虚拟机之间的协议栈的示意图。
如图所示，本发明所建议的基于USB的连接器主要包括三个协议部分：USB协议引擎、远程桌面协议引擎和连接器管理器引擎。
USB协议引擎负责连接、识别和读／写来自基于USB的本地I／O设备的I／O数据，其对应于上文结合图4所描述的USB处理单元420。
远程桌面协议引擎负责封装／解封装和中继去往／来自VHE远程服务器的I／O数据，其对应于上文结合图4所描述的远程桌面协议处理单元430。
连接器管理器引擎负责对连接器整体进行管理，如初始化硬件和软件，管理web接口以进行本地配置、状态指示和固件更新，以及对远程管理协议进行响应等，其对应于上文结合图4所描述的管理器单元440。在本文中，本地配置参数应当至少包括远程服务器的IP地址、本地IP设置(如果没有使用动态IP设置的话)、远程桌面 协议的类型和要使用的对应的TCP端口，以及启用或禁用传输层封装和对应的协议类型等。
在本文的描述中，VHE远程服务器可以基于标准虚拟桌面服务器，其可以位于虚拟机中、数据中心中或者网络设备中。
本文所描述的用于VHE的本地I／O设备连接器可以看作为是一种远程桌面应用，其从本地I／O设备的USB端口接收和／或向本地I／O设备发送I／O数据，并利用特定远程桌面协议封装并在连接器和VHE远程虚拟机之间对I／O数据进行中继。
本发明提供了一种在不需要PC帮助的情况下将基于USB的本地I／O设备连接到VHE远程服务器的方案，并且所建议的用于VHE的本地I／O设备连接器是一种用于将所有基于USB的本地I／O设备连接到VHE远程服务器的低成本的专用设备，比基于PC的方案要更便宜。
此外，本发明所建议的用于VHE的本地I／O设备连接器可以用于需要将基于USB的I／O设备连接到远程计算机的任意环境，例如虚拟家庭环境、远程主机的哑终端、基于USB的远程传感器／控制器等。
在一个或多个示例性设计中，可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现本申请所述的功能。例如，如果用软件来实现，则可以将所述功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上，或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来传输。
本文公开的装置的各个单元可以使用分立硬件组件来实现，也可以集成地实现在一个硬件组件，如处理器上。例如，可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或用于执行本文所述的功能的任意组合来实现或执行结合本公开所描述的各种示例性的逻辑块、模块和电路。
本领域普通技术人员还应当理解，结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、 计算机软件或二者的组合。例如，如果以计算机软件来实现本文所述的连接器，可以将该计算机软件实现在任何已知的或将来可知的具有网络连接能力的家庭设备上，例如机顶盒、家庭基站等。如果以硬件来实现本文所述的连接器，则可以将该连接器实现为独立的硬件设备，或者集成在任何已知的或将来可知的家庭设备上，例如机顶盒、家庭基站等。
本公开的以上描述用于使本领域的任何普通技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域普通技术人员来说，本公开的各种修改都是显而易见的，并且本文定义的一般性原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下应用于其它变形。因此，本发明并不限于本文所述的实例和设计，而是与本文公开的原理和新颖性特性的最广范围相一致。