windows上的linux子系统（WSL）

一 介绍

Windows Subsystem for Linux（WSL）是一个用于在本地运行linux二进制可执行文件（ELF格式）的兼容层。与虚拟机相比，wsl没有虚拟硬件的过程，而是直接在windows上虚拟一个linux内核，模拟linux系统调用，以运行linux执行文件。因此效率要比虚拟机高，但是它使用的是自己实现的init进程而不是发行版的init进程，并且几乎没有实现任何系统服务，因此只适用于软件的开发，而不是作为桌面环境或生产性的服务器。

• 并且wsl的目的也是如此，可以简单的将它理解为可以运行linux可执行文件的、类似于powershell的shell，具有互操作性（在linux中执行windows命令，在windows中执行linux命令）。
• 在我看来，失去了发行版的init后，我们主要用到的是发行版的包管理器。

二 原理

2.1 wsl组件

wsl实现的组件涉及到了用户和内核模式。在Windows NT内核模式中，LXCore，LXSS这两个驱动提供了linux内核调用的实现，即将linux调用转化为对应的windows NT内核调用；还提供了两种文件系统：VolFs（挂载在/目录上，支持linux文件系统所有特性）和DriverFs（挂载在/mnt/c，/mnt/d等等windows分区，主要为了支持系统间的互操作性）；驱动还会模拟内核的行为，对linux进程进行调度。

在用户模式下，windows提供了一种特殊的进程类型：Pico进程，来支持linux进程的运行。windows会 “放松” 对该类型进程的控制，主要交由linux虚拟内核调用和管理，即隔离性（因此需要系统的支持，低版本的系统不能使用wls的功能）。pico会将ELF二进制可执行文件装入到自己的地址空间，然后执行在linux虚拟内核提供的兼容层上。一个pico对应一个linux进程，并且pico进程也是windows的一种特殊进程，因此你可以在任务管理器上看到linux进程。

无论exe还是elf格式的二进制文件，原理上都可以在同架构的cpu上执行，只是结构不同操作系统不能解析罢了。而Pico能够解析ELF格式的二进制文件，只需要linux虚拟内核能够提供正确的系统调用，就能够运行大部分linux命令。

LXSS管理服务主要用于协调windows和linux进程之间的关系，和给于Bash.exe（并不是shell，只是我们访问wsl的入口）调用linux命令的接口。所有的运行的linux进程都会被加入到叫Linux实例（应该有LXSS记录的）中，只有第一次请求访问linux进程时才会创建Linux实例，才会创建init进程；当window关机时，会自动关闭linux实例，即关闭linux所有进程。

也就是wsl不会随windows系统自启而自启，同时没有使用发行版的init进程，导致wsl中没有服务的存在。

2.2 wsl运行过程

linux中正常的启动过程是引导程序载入内核，内核初始化后载入init进程，init进程开启各项服务，将系统配置到用户可用的状态，如多用户登录、图形界面登录等。此时linux自启完成，接着等待用户的登录，并且登录方式多种，如控制台登录、ssh登录、虚拟终端登录等等。

而wsl并不是一个真正的系统，而只是windows的一部分，可以执行linux二进制可执行文件。内核也是虚拟出来的，但是具有一定隔离性，如linux进程由虚拟内核调度，也具有互操作性。

因此当windows自启结束并加载了上述LxCore、LXSS两个驱动后，已经能够提供linux进程系统调用了。此时wsl的init进程（windows自己实现的）并不会