Linux встроенный в windows 10

Время на прочтение
9 мин

Количество просмотров 241K

К написанию данной статьи меня побудил вопрос на Тостере, связанный с WSL. Я, после нескольких лет использования систем на ядре Linux, около полугода назад перешел к использованию Windows 10 на домашнем ПК. Зависимость от терминала и Linux окружения в моей работе практически сразу привели меня к вопросу: или ставить виртуалку или попробовать WSL. Я выбрал второе, и остался вполне доволен.

Под катом я расскажу как установить и настроить WSL, на какие я наткнулся проблемы и ограничения, как запускать Linux приложения из Windows и наоборот, а так же как интегрировать элементы окружения Xfce в окружение рабочего стола Windows.

Никогда не думал, что однажды вернусь на Windows, но повод попробовать мне дали стечения обстоятельств: жена, далекая от IT, дергала почти каждый раз, когда у нее возникала необходимость воспользоваться компом; проснулась ностальгия по одной игре, но она никак не хотела адекватно работать под wine; а тут еще мне подарили коробочную Windows 10 Pro. WSL я поставил чуть ли не сразу после установки системы, поигрался несколько вечеров, понял, что продукт для моих задач годный, но хочется более привычный терминал и вообще некоторых удобств.

Установка WSL и дистрибутива

Сразу оговорюсь, в интернете можно найти описание установки с помощью выполнения команды lxrun /install в командной строке или консоли PowerShell. Данный способ больше не работает (после выхода WSL в стабильный релиз). Насколько мне известно, сейчас WSL можно установить только из Microsoft Store вместе с предпочитаемым дистрибутивом.

Так же отмечу, что когда установку производил я, на выбор были доступны дистрибутивы OpenSUSE, SUSE Linux Enterprise и Ubuntu 16.04 — последний я и установил. Сейчас также доступны Ubuntu 18.04, Debian 9 и Kali Linux, возможно появятся и другие дистрибутивы. Действия по установке могут отличаться. Так же, часть проблем описанных в статье может быть уже исправлена.

Находим в магазине желаемый дистрибутив и устанавливаем. Установка пройдет быстро, так как скачает только эмулятор ядра Linux и утилиту для запуска подсистемы, которая окажется в системной папке в трех экземплярах: wsl.exe, bash.exe и ubuntu.exe (вместо ubuntu будет имя Вашего дистрибутива). Все они равнозначны и делают одно и то же — запускают собственный эмулятор терминала, в нем linux’овый bash работающий под эмулятором ядра. При первом же запуске нас попросят придумать логин и пароль для пользователя по умолчанию, а после произойдет непосредственно установка дистрибутива. В качестве пользователя по умолчанию указываем root без пароля — это потребуется для дальнейших шагов. Безопасность не пострадает, кроме того при подготовке материалов к статье, в англоязычном туториале, я наткнулся на информацию, что новые версии WSL теперь делают пользователем по умолчанию root без пароля без лишних вопросов.

Дожидаемся установки. Далее первым делом стоит обновить зеркала apt на ближайшие. Для этого понадобится CLI текстовый редактор. В комплекте только vi, я же больше предпочитаю nano, поэтому ставлю его:

apt install nano

sudo вводить не требуется, так как мы уже под root’ом. Отредактируем файл /etc/apt/sources.list:

nano /etc/apt/sources.list

У меня лучше всего работают зеркала Яндекса, поэтому мой файл выглядит так:

deb http://mirror.yandex.ru/ubuntu/ xenial main universe restricted
deb-src http://mirror.yandex.ru/ubuntu/ xenial main universe  restricted

deb http://mirror.yandex.ru/ubuntu/ xenial-security main universe restricted
deb-src http://mirror.yandex.ru/ubuntu/ xenial-security main universe restricted

deb http://mirror.yandex.ru/ubuntu/ xenial-updates main universe restricted
deb-src http://mirror.yandex.ru/ubuntu/ xenial-updates main universe restricted

Нажимаем Ctrl+O для сохранения и Ctrl+X для выхода. Теперь можно обновить систему до актуального состояния:

apt update && apt upgrade

После обновления можно создать нашего основного пользователя. В данной статье я назову его user1, Вы же можете задать привычное имя:

addgroup --gid 1000 user1
adduser --home /home/user1 --shell /bin/bash --uid 1000 -G user1,sudo user1

Далее переходим в папку юзера, зайдем под ним, установим пароль и отредактируем файл ~/.bashrc:

cd /home/user1
su user1
passwd
nano .bashrc

# If not running interactively, don't do anything
case $- in
    *i*) ;;
      *) return;;
esac

# don't put duplicate lines or lines starting with space in the history.
# See bash(1) for more options
HISTCONTROL=ignoreboth

# append to the history file, don't overwrite it
shopt -s histappend

# for setting history length see HISTSIZE and HISTFILESIZE in bash(1)
HISTSIZE=1000
HISTFILESIZE=2000

# check the window size after each command and, if necessary,
# update the values of LINES and COLUMNS.
shopt -s checkwinsize

# If set, the pattern "**" used in a pathname expansion context will
# match all files and zero or more directories and subdirectories.
#shopt -s globstar

# make less more friendly for non-text input files, see lesspipe(1)
[ -x /usr/bin/lesspipe ] && eval "$(SHELL=/bin/sh lesspipe)"

# set variable identifying the chroot you work in (used in the prompt below)
if [ -z "${debian_chroot:-}" ] && [ -r /etc/debian_chroot ]; then
    debian_chroot=$(cat /etc/debian_chroot)
fi

# set a fancy prompt (non-color, unless we know we "want" color)
case "$TERM" in
    xterm|xterm-color|*-256color) color_prompt=yes;;
esac

# uncomment for a colored prompt, if the terminal has the capability; turned
# off by default to not distract the user: the focus in a terminal window
# should be on the output of commands, not on the prompt
#force_color_prompt=yes

if [ -n "$force_color_prompt" ]; then
    if [ -x /usr/bin/tput ] && tput setaf 1 >&/dev/null; then
    # We have color support; assume it's compliant with Ecma-48
    # (ISO/IEC-6429). (Lack of such support is extremely rare, and such
    # a case would tend to support setf rather than setaf.)
    color_prompt=yes
    else
    color_prompt=
    fi
fi

if [ "$color_prompt" = yes ]; then
    if [[ ${EUID} == 0 ]] ; then
        PS1='${debian_chroot:+($debian_chroot)}\[\033[01;31m\]\h\[\033[01;34m\] \W \$\[\033[00m\] '
    else
        PS1='${debian_chroot:+($debian_chroot)}\[\033[01;32m\]\u@\h\[\033[00m\] \[\033[01;34m\]\w \$\[\033[00m\] '
    fi
else
    PS1='${debian_chroot:+($debian_chroot)}\u@\h \w \$ '
fi
unset color_prompt force_color_prompt

# If this is an xterm set the title to user@host:dir
case "$TERM" in
xterm*|rxvt*)
    PS1="\[\e]0;${debian_chroot:+($debian_chroot)}\u@\h \w\a\]$PS1"
    ;;
*)
    ;;
esac

# enable color support of ls and also add handy aliases
if [ -x /usr/bin/dircolors ]; then
    test -r ~/.dircolors && eval "$(dircolors -b ~/.dircolors)" || eval "$(dircolors -b)"
    alias ls='ls --color=auto'
    #alias dir='dir --color=auto'
    #alias vdir='vdir --color=auto'

    alias grep='grep --color=auto'
    alias fgrep='fgrep --color=auto'
    alias egrep='egrep --color=auto'
fi

# colored GCC warnings and errors
#export GCC_COLORS='error=01;31:warning=01;35:note=01;36:caret=01;32:locus=01:quote=01'

# some more ls aliases
alias ll='ls -alF'
alias la='ls -A'
alias l='ls -CF'

# Add an "alert" alias for long running commands.  Use like so:
#   sleep 10; alert
alias alert='notify-send --urgency=low -i "$([ $? = 0 ] && echo terminal || echo error)" "$(history|tail -n1|sed -e '\''s/^\s*[0-9]\+\s*//;s/[;&|]\s*alert$//'\'')"'

# Alias definitions.
# You may want to put all your additions into a separate file like
# ~/.bash_aliases, instead of adding them here directly.
# See /usr/share/doc/bash-doc/examples in the bash-doc package.

if [ -f ~/.bash_aliases ]; then
    . ~/.bash_aliases
fi

# enable programmable completion features (you don't need to enable
# this, if it's already enabled in /etc/bash.bashrc and /etc/profile
# sources /etc/bash.bashrc).
if ! shopt -oq posix; then
  if [ -f /usr/share/bash-completion/bash_completion ]; then
    . /usr/share/bash-completion/bash_completion
  elif [ -f /etc/bash_completion ]; then
    . /etc/bash_completion
  fi
fi

Все, подсистема готова к использованию… почти…

Установка X-сервера, Xfce и прочих GUI’шных приложений

Первая же проблема, на которую я натолкнулся — bash-completion в предлагаемом эмуляторе терминала работал, мягко говоря, некорректно. Кроме того, данный эмулятор не умеет вкладки, а каждый его экземпляр запускает все в новом пространстве процессов, с отдельным init’ом (который кстати не заменить). Мне захотелось нормальный эмулятор терминала, некоторых других GUI приложений, а так же панельку, чтоб это все быстро запускать.

Когда я гуглил этот вопрос, я наткнулся на множество проблем, вроде необходимости перевода dbus на tcp протокол. На данный момент всех этих проблем нет. В подсистеме нормально работают unix-domain-socket’ы и все спокойно общается через них.

Первым делом нам понадобится X-сервер, притом установленный в основную систему (в Windows). Лично я использую для этих целей VcXsrv — порт X11 на Windows. Официальный сайт указанный в about самой утилиты его сейчас не предоставляет, поэтому гуглим установщик и устанавливаем все по умолчанию.

Пока идет установка возвращаемся в терминал WSL, командой exit выходим обратно в root’а. Первым делом настроим русские локали:

locale-gen ru_RU
locale-gen ru_RU.UTF-8
update-locale

Далее установим некоторые компоненты Xfce. Можно конечно установить его целиком из мета-пакета, но большинство компонентов нам не понадобится, а модульная архитектура Xfce позволяет нам поставить только необходимое:

apt install -y xfce4-session xfce4-notifyd xfce4-appfinder xfce4-panel xfce4-quicklauncher-plugin xfce4-whiskermenu-plugin xfce4-xkb-plugin xfce4-settings xfce4-terminal xfce4-taskmanager mousepad

Запускать каждый раз окружение руками не очень удобно, поэтому я автоматизировал данный процесс. Для этого в основной системе создадим в удобном для нас месте папку, а в ней 3 файла для запуска:

1. config.xlaunch — файл настроек для VcXsrv

   <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
   <XLaunch
   WindowMode="MultiWindow"
   ClientMode="NoClient"
   LocalClient="False"
   Display="0"
   LocalProgram="xcalc"
   RemoteProgram="xterm"
   RemotePassword=""
   PrivateKey=""
   RemoteHost=""
   RemoteUser=""
   XDMCPHost=""
   XDMCPBroadcast="False"
   XDMCPIndirect="False"
   Clipboard="True"
   ClipboardPrimary="True"
   ExtraParams=""
   Wgl="True"
   DisableAC="False"
   XDMCPTerminate="False"
   />

2. x-run.vbs — WSL всегда запускается со своим эмулятором терминала, если его закрыть — завершатся все его дочерние процессы. Чтоб данное окно не мозолило глаза, неплохо его запускать скрытым. К счастью в Windows встроен интерпретатор VBScript, который позволяет это сделать в одну строчку:

   WScript.CreateObject("Shell.Application").ShellExecute "wsl", "cd /home/user1; DISPLAY=:0 LANG=ru_RU.UTF-8 su user1 -c xfce4-session", "", "open", 0

   Поясню, что здесь происходит. Мы говорим VBscript выполнить приложение wsl с параметром cd /home/user1; DISPLAY=:0 LANG=ru_RU.UTF-8 su user1 -c xfce4-session, папка запуска нам не важна, поэтому пустая строка, действие open — запуск, 0 — скрытый режим. Самому wsl мы отдаем команду на выполнение: переход в папку пользователя, затем с установкой переменных окружения DISPLAY (дисплей X-сервера) и LANG (используемая локаль) мы запускаем xfce4-session от имени нашего пользователя user1 (благодаря команде su)

3. start.bat — batch файл для запуска, по желанию его можно засунуть в автозагрузку

   start config.xlaunch
   wscript x-run.vbs

Далее можем запустить наш start.bat и настроить панель Xfce под себя. Замечу, что здесь я наткнулся на еще одну проблему — панель прекрасно отображается поверх всех окон, но вот выделить себе место, как панель на рабочем столе Windows она не может. Если кто знает решение данной проблемы, поделитесь в комментариях.

Ну и под конец данной части, скриншот моего рабочего стола:

Взаимодействие окружения Windows и окружения подсистемы Linux

Запускать Linux приложения напрямую из Windows можно через те же 3 команды — bash, wsl или ubuntu. Не забываем, что по умолчанию запуск идет от root, поэтому стоит понижать привилегии через su, так же нужно не забывать передавать переменную окружения DISPLAY=:0 если приложению требуется X-сервер. Так же нужно менять папку, из которой должно работать приложение, через cd внутри WSL. Пример, посчитаем md5 для file.txt на диске D средствами Linux’овой md5sum:

wsl md5sum < d:\file.txt

Доступ к файловой системе Linux так же имеется, лежит она в %localappdata%\Packages\CanonicalGroupLimited.UbuntuonWindows_79rhkp1fndgsc\LocalState\rootfs. Читать таким образом файлы можно, а вот писать — не желательно, можно поломать файловую систему. Думаю проблема в том, что Windows не умеет работать с правами и владельцами файловой системы Linux.

Из Linux так же можно запускать Windows приложения. Просто запускаем exe-шник и он выполнится в основной системе.

Диски Windows монтируются в /mnt в соответствии со своими буквами в нижнем регистре. Например диск D будет смонтирован в /mnt/d. Из Linux можно свободно читать и писать файлы Windows. Можно делать на них симлинки. Права у таких файлов всегда будут 0777, а владельцем будет root.

Сетевой стек у подсистемы общий с Windows. Сервер поднятый в Linux будет доступен на localhost в Windows и наоборот. Однако unix-domain-socket для Windows будет просто пустым файлом, работать с этим можно только внутри Linux. Выход во внешнюю сеть у Linux так же есть, в том числе можно слушать порты, если этого не запрещает фаервол.
ifconfig в Linux и ipconfig в Windows выдают одинаковую информацию о сетевых интерфейсах.

Из диспетчера задач Windows можно спокойно прибить процесс внутри подсистемы Linux. Однако Linux увидит только свои процессы.

Особенности, ограничения и подводные камни

Ядро Linux в WSL не настоящее. Это всего лишь прослойка-эмулятор, которая часть Linux-специфичных задач выполняет сама, а часть проксирует напрямую в ядро winNT. Большая часть api в нем реализована, но не все. Свое ядро собрать не получится, как и не получится подключить модули ядра (.ko, Kernel Object).

Init процесс у WSL тоже свой и заменить его, например, на system.d не выйдет. У меня давно есть желание написать менеджер демонов на go, который бы работал с файлами юнитов system.d и предоставлял бы схожий интерфейс, да все руки не доходят.

Нет поддержки openFUSE, соответственно примонтировать виртуальную или удаленную файловую систему не получится. Так же нельзя сделать mount из файла, mount вообще ничего кроме bind здесь, похоже, не умеет.

Так же нет никакой возможности разбить файловую систему Linux на несколько разделов/дисков.

Прямой доступ к железу практически отсутствует. Все таки мы находимся в песочнице Windows, а не в полноценном Linux. /dev и /sys заметно пустуют, в них лишь проц да виртуальные устройства. Доступ к GPU — только через X-сервер, напрямую — никак, так что нейросети обучать придется в Windows.

В JS разработке столкнулся с тем, что electron.js отказался запускаться в WSL, пришлось дублировать окружение node.js в Windows.

Итоги

Статья получилась довольно длинной, надеюсь, что она окажется еще и полезной.
WSL для меня лично оказался инструментом вполне юзабельным, решающим мои задачи fullstack backend разработчика. Виртуалка с Linux за полгода так и не понадобилась. По общим ощущениям Windows+WSL намного функциональнее, чем Linux+Wine.

Пока писал статью, обнаружил, что в Microsoft Store появилась сборка WSL с Debian 9.3, данный дистрибутив мне более симпатичен, чем Ubuntu, поэтому буду пробовать ставить.

Windows Subsystem for Linux (WSL) — подсистема ОС Windows 10, позволяющая разработчикам, тестировщикам запускать нативные приложения Linux, писать скрипты, выполнять команды непосредственно из Windows. В обновлённой Windows 10 (2004) появилась 2я версия WSL, в которой используется полноценное ядро Linux с возможностью запуска приложений и контейнеров Docker, реализована высокая скорость загрузки, небольшой объем потребляемых ресурсов, управление в фоновом режиме, обновление ядра. Таким образом вы сможете запускать ELF64 программы, которые могут получать доступ к файловой системе Windows без использования сторонних порто (таких как Cygwin).

Образ ядра Linux (версия ядра 4.19) в Windows 10 представляет собой легкую виртуальную машину, для запуска которой не нужно ставить полноценную роль Hyper-V. Системные вызовы Linux транслируются на лету в вызовы Windows без использования эмулятора (в отличии от WSL1).

Изначально компонент WSL отключен. Чтобы его включить, вам необходимо зайти в Пуск -> Панель управления -> Программы и компоненты -> Включение и отключение компонентов Windows (Control Panel\All Control Panel Items\Programs and Features\Turn Windows features on or off), активировать галочку Подсистема Windows для Linux (Windows Subsystem for Linux), нажать кнопку ОК, и перезагрузить компьютер.

Вы можете включить компоненты WSL в Windows 10 с помощью dism:

dism.exe /online /enable-feature /featurename:VirtualMachinePlatform /all /norestart
dism.exe /online /enable-feature /featurename:Microsoft-Windows-Subsystem-Linux /all /norestart

или PowerShell

Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName Microsoft-Windows-Subsystem-Linux
Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName VirtualMachinePlatform

После этого также необходимо перезагрузить компьютер.

В настройка BIOS/UEFI компьютера должна быть включена поддержка аппаратной виртуализации: Intel VT (Intel Virtualization Technology) или AMD-V.

Теперь вам нужно выполнить обновление WSL до версии 2. Для этого требуется зайти на сайт https://docs.microsoft.com/ru-ru/windows/wsl/wsl2-kernel, скачать файл wsl_update_x64.msi, установить его. По завершении увидите картинку

Чтобы сделать WSL2 архитектурой по умолчанию для новых дистрибутивов, в PowerShell выполните команду:

wsl --set-default-version 2

Далее вам необходимо открыть Microsoft Store, в поиске ввести слово “Linux”. В появившемся списке выберите нужный дистрибутив. Доступные Ubuntu, Debian, Kali Linux, Linux Cheatsheet, SUSE Linux Enterprise Server15, openSUSE Leap 15-1, Pengwin Enterprise, Fedora Remix for WSL или другие. В нашем примере мы будем использовать Ubuntu 20.04 LTS, нажмите кнопку Получить.

После установки можно проверить используемую версию WSL с помощью команды

wsl --list –-verbose

Если у вашей среды Linux указана версия 1, нужно изменить ее на WSL2 командой:

wsl --set-version Ubuntu-20.04 2

Файл жёсткого диска с образом виртуальной машины ОС Linux Ubuntu 20.04 будет располагаться в профиле пользователя: C:\Users\234\AppData\Local\Packages\CanonicalGroupLimited.Ubuntu20.04onWindows_79rhkp1fndgsc\LocalState.

После установки дистрибутива в стартовом меню появляется ярлык на него. Для запуска Ubuntu зайдите в меню Пуск, нажмите на соответствующем ярлыке и получите в отдельном окне полноценную командную оболочку Bash. Запускать WSL можно и с помощью команды wsl. При первом запуске образа в командной строке Bash вам будет предложено создать пользователя и пароль (которые не должны совпадать с учётной записью Windows). Чтобы выполнять команды с правами root, необходимо использовать дополнительный ключ (префикс) sudo. В WSL есть общие команды для Bash и CMD, и тут нужно не забывать, что система Linux чувствительна к регистру.

Вы можете выполнить Linux-команды из CMD. Для этого необходимо вначале указать “WSL”. Например, для просмотра списка файлов и папок в каталоге Windows, выполните:

wsl
ls /mnt
ls/mnt/c

dir | wsl grep Sa
wsl ls ‑la > 123.txt
wsl ls ‑la /proc/cpuinfo
wsl ls ‑la “/mnt/c/Program Files”

Также вы можете открыть проводник командой explorer.exe, калькулятор – calc.exe, блокнот – notepad.exe, paint – mspaint.exe, календарь – cal, погоду – curl wttr.in

Ещё один пример взаимосвязи 2х систем – вы можете открыть в Windows файл из WSL-дистрибутива по сетевому пути. Для этого в CMD наберите путь к файлу:

notepad \\wsl$\Ubuntu-20.04\home\1122.txt

Из окна консоли вы можете обновить список пакетов в Ubuntu с помощью команд:

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

После обновления Ubuntu папка …/LocalState будет занимать 1.5 Гб.

Из командной строки Linux можно не только просмотреть Windows-файлы и каталоги, но и получить к ним доступ. Чтобы удобнее копировать файлы, просматривать директории и их содержимое, установите файловый менеджер Midnight Commander с помощью команды

sudo apt-get install mc

Вы можете запустить Midnight Commander как в командной оболочке Bash, так и внутри CMD. На скриншоте ниже показано, что в двух панелях MC показывается список файлов с обеих ОС.

Можно отобрахить сетевые настройки (IP адрес) IP-адрес Linux-системы:

ip addr | grep eth0

В WSL не предусмотрена работа приложений с графическим интерфейсом. Тем не менее вы можете попробовать их установить и использовать. Чтобы запускать графические приложения в Linux, нужно скачать и установить в Windows программу VcXsrv Windows X Server (https://sourceforge.net/projects/vcxsrv/).

С помощью пакетного менеджера apt-get установим несколько графических программ: например, браузер, текстовый редактор или что-то ещё:

sudo apt-get install gedit
sudo apt-get install firefox
sudo apt-get install x11-app

Затем создайте файл в директории root:

cd /~
vim .bash_login

впишите строку

export DISPLAY=$(cat /etc/resolv.conf | grep nameserver | awk '{print $2}'):0

сохраните запись

Esc -> :wr -> :q

Теперь можете запустить графические программы Linux через WSL командами:

firefox

или

gedit

Вы можете установить в Windows 10 несколько дистрибутивов Linux и запускать одновременно в разных окнах WSL. Вывести весь перечень установленных дистрибутивов можете с помощью команды:

wsl --list –all

чтобы завершить работу всех запущенных дистрибутивов и ядра WSL 2, выполните команду:

wsl --shutdown