WSL2开发使用小贴士

WSL 1 和 WSL 2 有哪些关键不同？以及使用 Linux 工具链时，如何获取最大的文件性能？

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WSL概述

适用于 Linux 的 Windows 子系统（Windows Subsystem for Linux，WSL）是 Windows 的一项功能，用于在 Windows 计算机上运行 Linux 环境，而无需完整的虚拟机。

目前 WSL 有 WSL 1 和 WSL 2 两个版本，虽然都是为了在 Windows 上运行 Linux 环境，但它们的实现方式完全不同。

功能 / 特点	WSL 1	WSL 2
架构	系统调用的翻译层	Hyper-V 轻量级虚拟机
文件系统	Windows NT 层模拟 Linux 文件系统	ext4 格式的 VHDX 文件系统
快速启动	✅	✅
完整 Linux 内核	❌	✅
完整的系统调用兼容性	❌	✅
读写 Linux 上文件的性能	❌	✅
读写 Windows 上文件的性能	✅	❌
systemd 支持	❌	✅

比较实现方式

• WSL 1
• WSL 2

WSL 1 是一个翻译层，在 Windows NT 内核上模拟 Linux 系统调用层，不是虚拟机也没有 Linux 内核。

WSL1 的机制是：

1. Windows 截获 Linux 程序发出的系统调用；
2. 转换成 Windows 的系统调用；
3. 在 Windows 内核中执行。

WSL 2 是使用 Hyper-V 技术在轻量级虚拟机内运行特制内核的完整 Linux。

轻量级虚拟机是 Hyper-V 的一种特殊虚拟化模式，只提供运行 WSL 2、Docker Desktop 等功能所需的最少组件，由 Windows 自动创建、启动、停止和配置，动态分配资源且与 Windows 深度集成。

WSL 2 上 Linux 内核的“完整”和“特制”体现在以下方面：

1. 保留核心功能：有完整的进程、内存管理、网络栈和文件系统支持，完整的系统调用接口；
2. 精简非必须的功能：移除显卡等大多数硬件的驱动，硬件由 Hyper-V 虚拟化层提供；移除对老旧架构和部分企业级功能的支持；
3. 添加 WSL 特有的功能模块：9P 文件系统用于访问 Windows 磁盘，内存动态调整，启动速度优化。

比较文件系统

• WSL 1
• WSL 2

WSL 1 的文件操作本质上都是 Windows 的 NTFS 文件系统在操作：

• 访问 Windows 文件：Windows 磁盘看似“挂载”在 /mnt 下，实际上翻译层会直接将文件路径 /mnt/c/xxx 转换为 Windows 路径 C:\xxx，相当于 NTFS 直接访问原始文件，速度快；
• Linux 根文件系统：在 NTFS 上仿真实现 Linux 文件系统的行为，增加额外的仿真开销，速度稍慢；

WSL 2 强烈建议将文件放在 Linux 文件系统中：

• 访问 Windows 文件：Windows 磁盘使用 9P 网络文件系统协议挂载在 /mnt 下，属于跨系统文件访问，速度很慢；
• Linux 根文件系统：独立的 ext4 格式的 VHDX 文件，速度很快。

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对文件读写性能进行排序：WSL 2 读写 Linux 文件 > WSL 1 读写 Windows 文件 > WSL 1 读写 Linux 文件 > WSL 2 读写 Windows 文件。

WSL2读写性能测试

若想获得最快的性能速度，请将文件存储在 WSL 文件系统中，使用 Linux 工具在 Linux 命令行中处理这些文件。跨操作系统访问文件可能会显著降低性能。

WSL 文档 - 最佳设置实践

WSL 2 操作 Linux 文件和 Windows 文件的性能差距有多大呢？写个脚本简单测试下：

>folded wsl_fs_benchmark.sh

#!/bin/bash

echo "=== WSL2 Disk I/O Benchmark ==="
echo

TEST_SIZE_MB=512
SMALL_FILES=2000

# Locations
EXT4_DIR="$HOME/wsl_test_ext4"
WIN_DIR="/mnt/d/wsl_test_win"

mkdir -p "$EXT4_DIR" "$WIN_DIR"

benchmark_seq_write() {
    DIR=$1
    echo "[SEQ WRITE] Testing $DIR ..."
    dd if=/dev/zero of=$DIR/testfile bs=1M count=$TEST_SIZE_MB conv=fdatasync 2>&1 | grep -E --color=never 'copied'
}

benchmark_seq_read() {
    DIR=$1
    echo "[SEQ READ] Testing $DIR ..."
    dd if=$DIR/testfile of=/dev/null bs=1M 2>&1 | grep -E --color=never 'copied'
}

benchmark_small_files() {
    DIR=$1
    echo "[SMALL FILES] Creating $SMALL_FILES files in $DIR ..."
    START=$(date +%s.%N)
    for i in $(seq 1 $SMALL_FILES); do
        echo "hello" > "$DIR/small_$i.txt"
    done
    END=$(date +%s.%N)
    TIME=$(echo "$END - $START" | bc)
    echo "Time: $TIME seconds"
}

echo "------------------------------------------"
echo "Testing ext4 (/home)"
echo "------------------------------------------"
benchmark_seq_write "$EXT4_DIR"
benchmark_seq_read "$EXT4_DIR"
benchmark_small_files "$EXT4_DIR"

echo
echo "------------------------------------------"
echo "Testing Windows (/mnt/d)"
echo "------------------------------------------"
benchmark_seq_write "$WIN_DIR"
benchmark_seq_read "$WIN_DIR"
benchmark_small_files "$WIN_DIR"

echo
echo "Benchmark complete!"

在 i5-12500H（4E8P）和 NVMe SSD 的环境下，测试结果如下：

>folded 测试结果

$ ./wsl_fs_benchmark.sh
=== WSL2 Disk I/O Benchmark ===

------------------------------------------
Testing ext4 (/home)
------------------------------------------
[SEQ WRITE] Testing /home/thinklong/wsl_test_ext4 ...
536870912 bytes (537 MB, 512 MiB) copied, 0.592031 s, 907 MB/s
[SEQ READ] Testing /home/thinklong/wsl_test_ext4 ...
536870912 bytes (537 MB, 512 MiB) copied, 0.102132 s, 5.3 GB/s
[SMALL FILES] Creating 2000 files in /home/thinklong/wsl_test_ext4 ...
Time: .079443942 seconds

------------------------------------------
Testing Windows (/mnt/d)
------------------------------------------
[SEQ WRITE] Testing /mnt/d/wsl_test_win ...
536870912 bytes (537 MB, 512 MiB) copied, 4.79956 s, 112 MB/s
[SEQ READ] Testing /mnt/d/wsl_test_win ...
536870912 bytes (537 MB, 512 MiB) copied, 3.87322 s, 139 MB/s
[SMALL FILES] Creating 2000 files in /mnt/d/wsl_test_win ...
Time: 10.715896161 seconds

Benchmark complete!

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config:
  theme: 'base'
  xyChart:
    width: 600
    height: 150
    plotReservedSpacePercent: 50
    showDataLabel: false
  themeVariables:
    xyChart:
      darkMode: true
      fontSize: 16px
      backgroundColor: '#000'
      titleColor: '#fcee09'
      labelFontSize: 16
      xAxisLabelColor: '#fff'
      xAxisTitleColor: '#fff'
      xAxisTickColor: '#fff'
      xAxisLineColor: '#fff'
      yAxisLabelColor: '#fff'
      yAxisTitleColor: '#fff'
      yAxisTickColor: '#fff'
      yAxisLineColor: '#fff'
      plotColorPalette: '#fcee09, #02d7f2'
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xychart horizontal
  title "WSL2操作不同文件系统的性能"
  x-axis ["顺序读", "顺序写", "创建小文件"]
  y-axis "速度(GB/s)" 0 --> 5.5
  bar [5.3,0.89,5.36]
  bar [0.14,0.11,0.04]

测试项目	Linux	Windows
顺序读(GB/s)	5.3	0.14
顺序写(GB/s)	0.89	0.11
创建大量小文件用时(秒)	0.08	10.72

可以看到在 WSL 2 中，Linux 工具处理 Linux 文件的性能远远大于挂载的 Windows 文件。因此，官方文档中建议将文件存储在 WSL 文件系统中。

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参考资料

WSL 文档 - 比较 WSL 版本
WSL 文档 - 跨文件系统的文件存储和性能