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2021年微软的build大会没有刻意抢Google IO 2021之前，这一次微软继续带来了Visual Studio、Teams、.NET、VS Code、MAUI等一系列新内容，不忘践行“Microsoft ❤ Developer”、“Microsoft ❤ Linux”，还带来WSLg。

0x00 回顾WSL雄心

2016年，微软在Windows 10周年更新中，引入了新的子系统WSL（Windows Subsystem for Linux），刚出来的时候叫“Bash on Ubuntu on Windows”还是测试版，到Windows 10 1709版时变为正式版并更名为WSL，把基本的linux系统带到了Windows 10中。其中的黑科技，莫如用Windows的API构建一套Linux模拟器（模拟机制），动态地将Linux程序中的system call生生翻译成Windows API调用，达到二进制兼容Linux程序的目标。毕竟是内核设计的差异，这种模拟无法实现100%全部翻译，即使100%翻译了性能也可能打折扣。

2019年，微软官宣了WSL2，翻译系统调用的坑太大填不下去了，第二代WSL改成了真Linux内核套虚拟机的方式。从模拟到虚拟，一字之差，技术路线迥异，魔改起来更得心应手。微软调教的Linux内核配上自己家HyperV，比起普通虚拟机搭配Linux发行版的效率高不少。WSL2所用的Linux内核，也是开源的，项目地址：https://github.com/microsoft/WSL2-Linux-Kernel，适配WSL2的Linux发行版也越来越多。

2020年build大会，微软立下了在WSL中支持Linux GUI程序的目标，并做了初步的演示。前面的WSL和WSL2已经很好地解决了在Windows中运行Linux命令行程序的问题，配上漂亮大气的Windows Terminal终端，大大提高Windows 10生产力，从Mac阵营多多少少争取了些粉丝过来。但微软有着更远的目标，要做就做全，大厂就是这么大气。

2021年4月，微软放出了在WSL2中支持Linux GUI程序技术的预览版产品，叫做WSLg，并且开源，项目地址：https://github.com/microsoft/wslg，此次build 2021大会只是再次介绍了下。

WSLg是Windows Subsystem for Linux GUI的缩写，意图在WSL中支持直接运行Linux GUI程序，界面和Windows桌面环境无缝集成。WSLg在预览版之后不久就发布了正式版。

0x01 无缝的桌面体验

在WSLg之前，只能通过终端（比如微软自家的Windows Terminal）运行WSL发型版中的命令行程序，常见的如运行vim/emacs写代码，然后编译、调试、部署一把梭过去，同时Windows上可能开着QQ、微信、Excel…，也不用虚拟机来回切换了，就在一台Windows 10机器上搞定。
一把梭就是干

有了WSLg后，可以再大胆点在终端敲gedit或者其他Linux GUI程序名，用来跑Linux系统中专有的GUI程序，让干活更加顺手。微软宣传的“无缝体验”，“无缝”在哪儿呢？先看下面两个动图。第1个是执行gvim和gedit，第2个执行的是一个机器人仿真软件，利用了GPU进行3D加速，跑大型软件也毫无压力。

运行gedit和gvim（图源：devblogs.microsoft.com）

利用GPU 3D加速跑机器人仿真软件（图源：devblogs.microsoft.com）

从上可见，Linux GUI程序的窗口就像是Windows中的普通程序一样显示、叠加，在底下的任务栏也有图标，基本上与Windows桌面环境融为一体，如果不是Linux GUI程序风格与Windows差异过于明显，压根看不出来这是Linux GUI程序。这，是怎么做到的？

0x02 WSLg怎么做到的

了解Linux GUI程序机制就势必绕不开X Window System，可以参考Cygwin系列（十二）：了解X。要让图形窗口显示出来，光有X客户端程序是不够的，还得要一个X Server来负责显示。按照一般想法，有下面两个技术路线：

  1. 在Windows上部署一个的Win32版X Server，比如开源的Xming、vcXsrv或者Cygwin/X、商业的xshell、mobaxterm等，已有他山之石在前，只是X Server本身还要占个窗口，以及X窗口管理器与Windows的窗口管理之间平衡等等问题，达到“无缝”的体验得微软独家调教、继续魔改；
  2. 在WSL里塞一个X Server补齐Linux桌面环境，这样会造成WSL发行版不够轻量，也许和普通虚拟机搭完整Linux发行版就差不多了，达到“无缝”体验嘛同样得魔改。

WSLg架构（图源：devblogs.microsoft.com）

毕竟微软不一般，微软另辟了第三条路线。微软做了个和WSL用户发行版（User Distro，如Ubuntu、Debian、openSUSE、CentOS等）平级的“WSLg System Distro”，这个Linux发行版原本是微软内部在Azure云上的Linux系统，叫做“CBL-Mariner”，现在经过精心剪裁一番魔改之后，专门干一件事——跑X Server。好了现在X Server有了，但图形界面是显示在WSLg System Distro里，怎么进到这个系统里看呢？微软在WSLg System Distro里加了远程桌面服务套件——FreeRDP，一个支持Windows远程桌面协议（RDP）的服务端，如果是在Windows里装Linux虚拟机的话，可以用Windows自带的远程桌面客户端和虚拟Linux系统中的FreeRDP通信。就这样，通过Windows -> RDP -> X SerVer一层套一层，把图形窗口“无缝”地集成到了Windows桌面环境中，整个形成了上图的架构。

上面提到WSLg里的X Server其实说法不准确，应该叫Wayland Compositor。Wayland作为后起之秀，大有赶超X取而代之之势，很多Linux发行版都在把桌面环境默认显示服务从X换成Wayland。WSLg用到的其实是一个Wayland Compositor，就是Wayland官方给出的参考实现Weston。Weston可以对接Wayand客户端程序，但传统的X11客户端程序也不可忽视，可以通过XWayland进行协议转换，最后都交到Weston来显示图形窗口，这样同时支持Wayland和X11客户端程序。

整个WSLg System Distro、Windows远程桌面客户端（mstcs.exe）的窗口都是对用户隐藏的，猜测是用户开启WSL或者敲完Linux GUI程序名的时候，这些隐藏的组件就已经在后台运行了。具体来说就是上图的WSLGd，微软解释说一个类似守护进程的程序，负责启动Weston、建立RDP通信等工作，如果它们挂了的话还要负责重启它们。

这样完整看下来，把整个WSLg System Distro称作WSLg才是恰如其分的，支持Linux GUI程序的核心都在于此。那么问题来了，绕一大圈专门做WSLg，并不比上面提的路线2先进，反有舍近求远的意思，为啥不直接走路线2呢？其实也好理解，个人认为是职责分工造成的：

  1. 走路线2的话需要各User Distro的厂商去魔改、适配WSL和Windows，他们没有这个义务配合微软（商业利益分成另说），要么就只能反过来微软一个个去适配他们；
  2. 即使各User Distro的厂商有这个意向，需要深入Windows API的时候，不如微软自家的工程师团队熟悉，何况Windows中有大量不对外公开的API，只有自家人最了解Windows，而且也是微软最有动力（利益导向）去做Linux GUI程序支持，理应出力最多；
  3. 将WSLg独立出来，有利于微软对WSLg的把控，保持在不同User Distro有一致性体验，专注WSLg的开发和快速迭代升级，回到第1条的话易造成碎片化，而且基于微软自家现有的CBL-Mariner，WSLg不必另起炉灶，减少成本。

至少目前来看，WSLg主要是作为显示服务器，并没有把全部的桌面环境要素放进来，WSL中也没有，因此不能像在完整Linux发行版中那样点桌面图标来启动程序，Linux GUI程序（客户端）仍要在终端敲命令启动。

0x03 后记

WSLg获得了虚拟GPU（vGPU）支持了，还有了硬件加速的OpenGL图形库支持，机器配置兼容WDDM v3.0（Windows Display Driver Model）的GPU的话，跑3D程序将更为流畅。要体验WSLg，可参照项目地址https://github.com/microsoft/wslg安装或升级。

参考

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