Ⅰ. Foundation
在介绍USB虚拟化之前，我们先了解下关于USB的基础知识。
USB，即通用串行总线。作为一种计算机外设，是一种外部总线的标准，用于规范主机与设备之间的通信与连接。USB系统架构分为三个部分，USB主机控制器/根集线器（又名，USB总线接口），USB集线器，USB设备。
USB主机控制器接在PCI/PCIe 总线[1]上，USB集线器又接在USB主机控制器（根集线器）上，USB设备接在USB集线器上。所以，USB系统是一个典型的树形结构。树的根就是USB主机控制器。USB 主机控制器对挂载的所有USB设备采用分时共享机制，受响应时间的限制，整个USB系统最多只能支持7层。以USB主控为第一层，包括最底层的USB设备为第7层。
Ⅱ. USB的枚举和传输
主机通过USB设备枚举的过程来判断和管理设备的连接和断开。
1、USB设备连接至集线器的USB端口后，即就是我们笔记本上面的USB接口，集线器会使用其中断IN管道向主机报告设备的插入事件。
2、主机知道设备接入集线器后，向集线器发出查询请求以了解更多信息。当确认有设备接入总线，主机发出查询请求复位设备，在这期间集线器会确定设备的传输速率并向主机报告。复位结束后USB设备进入缺省状态，并可使用缺省设各地址对管道0的控制事务做出响应。
3、主机向设备发送USB协议规定的请求描述符命令，读取该描述符的前8个字节，以取得却缺省控制管道所支持的最大数据包长度。
4、主机发送配置地址命令分配一个唯一的地址给设备。设备读取这个请求，返回一个确认，并保存新的地址。从此开始所有通信都使用这个新地址。
5、主机向新地址设备重新发送请求描述符命令，读取其设备描述符，以了解该设备的总体信息。
6、主机向设备循环发送请求配置命令，以读取全部配置信息。获得字符串描述比如厂商、产品描述、型号等。
7、主机根据Device 和应答信息，为设备选择一个合适的USB设备驱动程序。
8、加载USB设备驱动后，主机将发出SetConfiguration(x)请求为该设备选择配置。如果配置成功，USB设备进入设备配置状态，可以和主机进行数据通信。
当USB设备连接到USB总线后，设备便可以和主机进行通信。通信的过程中，自上而下要经过四个部分：
- 主机应用程序
- USB总线驱动程序（Bus Driver）
- USB主控制器驱动程序（Host Driver）
- USB功能设备（Device Driver）
主机应用程序--->发送数据传输请求（IRP）--->USB总线驱动程序--->响应IRP，数据转化具有USB协议格式的事务处理--->USB主控制器驱动程序--->将这些事务处理建立成事务列表，同时要求不能超过USB带宽--->USB主控制器读取到事务列表并将事务转化为信息包，发送到USB总线接口--->根集线器--->USB设备收到这些信息后，由USB的SIE引擎自动解码信息包--->将其解包后放入指定端点的接收缓冲区内，由芯片固件对其进行处理。
参考
- ^PCI总线有独立的地址空间，它与处理器地址空间是隔离的
