# 序论 New

🍳 本章内容

欢迎来到 Dev on Windows with WSL —— 可能是市面上最详尽的中文 WSL 开发环境配置指南 的文档现场,本章我们将对 WSL 本身、WSL 近期更新和 WSL 的优越特性进行简单介绍,带领你熟悉利用 WSL 在 Windows 上面开发学习的基础知识。

# 什么是 WSL

WSL 的全称叫做:Windows Subsystem for Linux,即「适用于 Linux 的 Windows 子系统」。WSL 的诞生让 Windows 用户(开发人员)按原样运行 GNU/Linux 环境 —— 包括大多数命令行工具、实用工具和应用程序 —— 且不会产生虚拟机开销。

# 用 WSL 可以做什么?

什么鬼?你上面那一大堆东西说的都是啥?能讲中文吗?(╬▔皿▔)╯

好的,在 Windows 上用 WSL 我们到底能干什么呢?[1]

  • 你可以在 Windows 上「安装」你喜欢的 GNU/Linux 发行版
  • 你可以直接在 Windows 上运行 grepawksed 等 Linux 原生可执行文件
  • 你可以在 Windows 上直接使用 Vim、Emacs 等工具,直接使用 Linux 版本的 Javascript/Node.js、Ruby、Python、C/C++、Rust、Go 等语言进行开发,直接运行 MySQL、Apache 等 Linux 原生应用和服务等

最为重要的是,利用 WSL 我们可以直接在 不抛弃 Windows 全部优秀工具的前提下在没有因为虚拟机开销而牺牲太多性能的情况下,直接运行使用完整的 Linux 系统。

前言中我提到了:

Windows 给 编程初学者 带来了很大的困难。比如 缺乏好用的包管理系统终端环境难看难用环境变量不易配置 等等,这些都让 Windows 在开发体验上难以匹敌 Linux 甚至 macOS。

WSL 的超能力,就是为我们扫清了 Windows 对开发人员不友好的障碍,让我们在 Windows 上同样享受 Linux 等 Unix 风格系统的开发特色。

# WSL 与 WSL 2

💡 背景知识

WSL 是微软 2016 年春天发布的适用于 Linux 的 Windows 子系统 1.0 版本,WSL 2 是 2019 年春天微软为了解决一系列 WSL 在 1.0 版本中出现的问题而开发的新「框架」。二者都能够满足我们在 Windows 上面进行 Linux 原生开发环境部署的需求,但是 WSL 2 的基因更为优秀,能够避免 WSL 在 1.0 版本中体现出的种种局限性。接下来我们简单介绍 WSL 与 WSL 2 各自的特点和优势。

从技术层面来说,WSL 实质上就是让 Linux 原生的 ELF64 二进制文件能够在 Windows 上面运行。但是目前 WSL 和 WSL 2 在实现这一功能的方法上大有不同。

# WSL 诞生之初的实现手段

在 WSL 时代(也就是 WSL 1.0 版本),这一切都是通过 WSL 兼容层来实现的。WSL 在 1.0 版本中,是一系列保证 Linux ELF64 二进制文件能够在 Windows 上面运行的组件的集合[2],这其中包含了「用户态」和「核心态」的组件,主要由以下内容构成:

  • 用户态会话进程维持服务(User mode session manager service),用于维护 Linux 实例的生命周期
  • Pico 进程驱动 —— Pico provider drivers(包括 lxss.syslxcore.sys),通过直接翻译「Linux 系统调用」来模拟一个 Linux 内核
  • Pico 进程本体 —— Pico processes[3],用于托管(Host)原生 Linux 用户态进程(比如 /bin/bash 等)

[4]

最为重要的就是 WSL 中间兼容层:Pico provider drivers,正是这一层让 WSL 能够将 Linux 进程中请求的系统调用转换为 Windows 系统调用。

# WSL 2 中采用的新措施

WSL 的 1.0 版本确实为 Windows 带来了新鲜的血液,但是 WSL 自发布以来就伴随着用户对「应用性能」以及「I/O 速度」的抱怨,这些都是由于兼容层的缘故,使得 WSL 在 1.0 时代牺牲了很多性能。另外 WSL 在 1.0 时代也不支持 Docker 等虚拟化技术。通过强行「翻译」Linux 系统调用带来的局限性在 WSL 1.0 中体现的淋漓尽致。

WSL 2 是 WSL 发展历史中的突破性进步,上述问题在 WSL 2 中得到了根本性的解决。

在 WSL 2 中,微软直接将一个完整的 Linux 内核放在 WSL 的架构之中[5],通过 Hyper-V 的技术为 WSL 构造一个轻量级、几乎不消耗额外系统开销的虚拟环境,从而让 WSL 2 实现了:

  • 在 Windows 上实现完整的 Linux 原生系统调用(Full System Call Compatibility)
  • 用 WSL 执行曾经 1.0 版本无法运行的 Linux 原生程序,比如依赖虚拟化技术的 Docker 容器
  • 极大的突破了 WSL 1.0 中出现的 I/O 性能瓶颈:WSL 2 中,git clonenpm installapt updateapt upgrade 等依赖文件系统性能的操作和命令的速度都有显著提高

另外,虽然 WSL 2 使用了虚拟化技术,但是官方宣称:

WSL 2 uses the latest and greatest in virtualization technology to run its Linux kernel inside of a lightweight utility virtual machine (VM).

WSL 2 使用的是最新、最厉害的虚拟化技术,让 Linux 内核在一个非常轻量级的虚拟机中运行。

实际使用中,你几乎不会察觉到和 WSL 1.0 版本有特别大的区别,不过 WSL 2 还是有一些和 WSL 1 不一样的地方:

  • 如果你在 WSL 2 中运行 Web 服务器,你会发现映射到 Windows 中的端口并不一样。不过这一不同并无大碍
  • 你会发现 WSL 2 中在 Windows 侧和 Linux 侧之间相互移动文件的速度会比 WSL 的 1.0 版本慢。因此,为了尽可能保证我们 WSL 文件系统的存储速度,我们应该将在 Linux 中使用的文件全部放在 Linux 文件系统下[6]
  • WSL 2 目前对硬件的支持有限,因此你无法在 WSL 2 中直接访问 GPU、串口或 USB 接口[7]
  • WSL 2 对 VMware 等虚拟机软件也有一些要求,也就是:你无法在运行 WSL 2 的情况下直接运行 VMware 或旧版本的 Virtual Box。这是因为 WSL 2 中的虚拟化技术依赖于 Hyper-V,而 VMware 和 6.0 版本之前的 Virtual Box 都和 Hyper-V 不兼容[7:1]

除此之外,WSL 2 就没有其他特别大的问题或局限性了。在接下来的安装中,我会继续介绍如何安装某个 Linux 发行版、如何初始化一个 Linux 发行版环境、发行版如何在 WSL 1 和 WSL 2 之间进行切换等等。同学们可以按照自己的需要,在 WSL 1 和 WSL 2 之间进行选择。当然,我这里更推荐大家使用性能更好的 WSL 2。


  1. Windows Subsystem for Linux Documentation - Microsoft Docs ↩︎

  2. Windows Subsystem for Linux Overview - Microsoft Developer Blog ↩︎

  3. Pico Process Overview - Microsoft Developer Blog ↩︎

  4. Windows for Linux Nerds ↩︎

  5. Shipping a Linux Kernel with Windows - Windows Command Line ↩︎

  6. User Experience Changes Between WSL 1 and WSL 2 - Microsoft Docs ↩︎

  7. WSL 2 Post BUILD FAQ - Windows Command Line ↩︎ ↩︎

Last Updated: 1/7/2020, 9:46:46 AM