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What is WSL

2022-04-10

WindowsWSL

What is WSL

  • Windows Subsystem for Linux
  • 少ないオーバヘッドで GNU/Linux の CLI Program を実行できる環境を提供する機能のこと
  • 簡単に言うと Windows 上で bash が動く

本来は Windows 上で Linux プログラムは動かない

  • Windows
    • Portable Executable
  • Linux
    • Executable and Linkable Format

（補足）ファイルフォーマット

一言でいうとバイナリファイルの中身の作り方

Portable Executable（PE）

  • Windows のローダが認識する実行可能ファイルのフォーマット
  • EXE, DLL, SYS, FON など
  • MS-DOS HEADER > MS-DOS REAL-MODE STUB PROGRUM > NT ヘッダ > セクションテーブル > セクションデータ

Executable and Linkable Format（ELF）

  • Linux や 組み込み系で使われている
  • C をコンパイルしたプログラム など
  • ELF ヘッダ > プログラムヘッダ > セクションヘッダ

ELF を動かすために必要なこと

  • Linux カーネルレベルの機能
    • システムコール API（プロセス管理、メモリ管理など）
  • Shell
  • Package Manager
    • プログラムの入手方法の提供

WSL では Linux システムコールを Windows の機能として用意し、Microsoft Store からダウンロードした Linux を動かす

WSL には Vesrion 1 と Vesrion 2 がある

v1 と v2 でアーキテクチャが全く違うので単純な後継バージョンではない。

  • v1（since 2016/4/6）
    • メモリ消費が少ない
  • v2（since 2020/5/19 正式版）
    • I/O の高速化
    • 完全な Linux 互換性

Architecture の違い

  • v1
    • NT Kernel Driver（Pico Provider）が、Linux システムコール命令 → Windows システムコール命令 へ変換する
    • ファイルシステム = VolFS
    • Pico Provider（Linux） >（Linux SysCall）> Pico Provide（NT Kernel）r > （WinNT SysCall） > Windows NT Kernel
  • v2
    • Hyper-V 仮想マシン上で動く Linux カーネルでシステムコールを実行する
    • ファイルシステム = 仮想ディスクに Linux ファイルシステム（ext4 とか）
    • Linux 仮想マシン > （Linux SysCall） > Linux Kernel > （CPU 命令） > Hyper-V Hypervisior

WSL 1 の仕組み

v2 と共存可能ではあるけど、利点がないので省略

※Linux ディストリビューション単位で v1 と v2 の切り替え可能

WSL 2 の仕組み

  • Hyper-V で軽量な Linux を動かす（Linux が動くのは仮想化技術の範囲）
  • ホストマシン（Windows）とのやり取りは「9P」を介してやり取りする
    • Win : p9rdr.sys（in Windows NT Kernel）
    • Lin : /init
    • /sys とか /proc とかの特殊ディレクトリも 9P でやり取り可能に！

Ubuntu だと 400 MB ぐらい・・！

ファイルシステムの違い

  • ファイルシステム
    • v1 : NTFS 上にマッピングした VolFS
    • v2 : 仮想 HDD（root.vhdx）上の ext4
  • アクセス方法
    • v1 : DrvFS
    • v2 : 9P

WSL を使ってみる

とても簡単（だけど苦労した）

  • Windows 10 Version 2004 Build 19041 or later
  • Windows 10 Home Edition でも OK

Install WSL

# コンパネからもできるけどコマンドで
# Microsoft-Windows-Subsystem-Linux : 有効化
# VirtualMachinePlatform : 有効化
dism.exe /online /enable-feature /featurename:Microsoft-Windows-Subsystem-Linux /all /norestart
dism.exe /online /enable-feature /featurename:VirtualMachinePlatform /all /norestart

# デフォルトを WSL 2 へ
wsl --set-default-version 2

# Windowws Store から Linux ディストリビューションをダウンロード
# Ubuntu or SUSE
# DL 終わったら「Launch（起動）」
bash
echo "Hello WSL 2"

WSL 起動方法

とても簡単

  • Command Prompt から bash
  • Poershell から bash
  • Ubuntu Application を Launch

explorer から ファイルシステムへアクセスする

\\wsl$\Ubuntu

Linux 側から Windows 側へアクセスする

xxxxx@DESKTOP-O5ES243:/$ cd /mnt
xxxxx@DESKTOP-O5ES243:/mnt$ ll
total 8
drwxr-xr-x  6 root  root  4096 Oct 18 21:07 ./
drwxr-xr-x 19 root  root  4096 Oct 18 21:12 ../
drwxrwxrwx  1 xxxxx xxxxx  512 Oct 18 20:55 c/
drwxrwxrwx  1 xxxxx xxxxx  512 Oct 18 20:55 d/
drwxrwxrwx  1 xxxxx xxxxx  512 Jan  1  1980 e/
drwxrwxrwt  2 root  root    40 Oct 18 21:10 wsl/

シンボリックリンクをつけておくと楽

xxxxx@DESKTOP-O5ES243:/mnt/d/work$ sudo ln -s /mnt/d/work/linux-work/ /work
[sudo] password for xxxxx:
xxxxx@DESKTOP-O5ES243:/mnt/d/work$
xxxxx@DESKTOP-O5ES243:/mnt/d/work$ ll -ad /work
lrwxrwxrwx 1 root root 23 Oct 18 21:22 /work -> /mnt/d/work/linux-work/

Windows Terminal

get from Microsft Store

参考

https://roy-n-roy.github.io/Windows/WSL＆コンテナ/Architecture/