WSL(Windows Subsystem for Linux)の概要と導入

はじめに

Windowsの開発環境が改善されてきているとのお話を聞き、今更ながらWSL(Windows Subsystem for Linux)を触ってみました。

環境

• OS: Windows10 Pro 64bit
  • Version: 1903
  • OS build: 18362.418

Windows for Dockerなどを後で試す予定なので、 Proを使用してます。(今回の記事とは特に関係ないです)

そもそもWSLって何？

Windows Subsystem for Linux に関してよく寄せられる質問 | Microsoft Docs

• WSLはLinuxコマンドラインをWindows上で実行できるWindowsの機能です。
  • bashや、sed/awkなどのLinuxコマンド、ruby/pythonなどのスクリプトを実行できます。
• 完全仮想化¹と違って、少ないリソースで動きます。
  • またLinuxコマンドラインからWindowsのファイルにアクセスできます。
• コマンドラインの実行を目的としているため、GUI/サーバアプリケーションの実行は推奨しません²。
  • すべての機能が使えるわけではないので、必要に応じてHyper-V、Docker等を使いましょう。

WSLの構成

[Learn About Windows Console & Windows Subsystem For Linux | Windows Command Line]
(https://devblogs.microsoft.com/commandline/learn-about-windows-console-and-windows-subsystem-for-linux-wsl)

Windows Subsystem for Linux Overview の項目を見ると構成概要を理解できると思います³。

Windows Subsystem for Linux Overview – Windows Subsystem for Linuxより

• WSLはユーザモード/カーネルモードで動作する部品の集まりです。
  • Linuxインスタンスを管理するユーザモードのセッションマネージャ。
  • LinuxカーネルをエミュレートするPico provider drivers (lxss.sys, lxcore.sys) 。
  • Linux(ユーザモードで動作)をホストするためのPico process。

上記の構成要素によって、LinuxシステムコールをWindowsカーネルに転送するほか、Linuxカーネルをエミュレート、またLinuxシステムコールをWindows NTカーネル APIsに変換します。

インストール手順

Windows 10 用 Windows Subsystem for Linux のインストールガイド | Microsoft Docs

WSLの機能を有効化

PowerShellを管理者権限で開き、WSLの機能を有効化します。

PS C:\Users\xxx> Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName Microsoft-Windows-Subsystem-Linux

機能を有効化するために再起動します。

この操作を完了するために、今すぐコンピューターを再起動しますか?
[Y] Yes  [N] No  [?] ヘルプ (既定値は "Y"):

そのままEnterを押します。
再起動後、「プログラムと機能」を開いて有効化しているか確認してみます。

設定 -> アプリ -> プログラムと機能 -> Windowsの機能の有効化または無効化

有効化されていました。

Linuxディストリビューションのインストール

Microsoft Storeでもインストールできますが、今回はPowerShellでインストールしてみます。

Windows Subsystem for Linux ディストリビューションパッケージを手動でダウンロードする | Microsoft Docs

Ubuntu 18.04 をインストールするため https://aka.ms/wsl-ubuntu-1804 からファイルをダウンロードします。
その他のディストリビューションをインストールする場合は、上記リンクの「ディストリビューションのダウンロード」の項目を参考にしてください。

PS C:\Users\xxx> Invoke-WebRequest -Uri https://aka.ms/wsl-ubuntu-1804 -OutFile Ubuntu.appx -UseBasicParsing

その後、インストールを実施します。

PS C:\Users\xxx> Add-AppxPackage .\Ubuntu.appx

WSLディストリビューションの初期化

スタートからインストールしたディストリビューションを起動します。

するとインストールが始まります。その後、ユーザ名、パスワードの入力が求められるので入力します。

Installing, this may take a few minutes...
Please create a default UNIX user account. The username does not need to match your Windows username.
For more information visit: https://aka.ms/wslusers
Enter new UNIX username: user_name
Enter new UNIX password:
Retype new UNIX password:
passwd: password updated successfully
Installation successful!
To run a command as administrator (user "root"), use "sudo <command>".
See "man sudo_root" for details.

user_name@pc-name:~$

これでコマンドを実行できるようになりました。試しに不要になった Ubuntu.appx を削除します。
/mnt 配下にWindowsのローカルドライブがマウントされています。

$ ls /mnt/c/Users/[ユーザ名]/Ubuntu.appx
Ubuntu.appx

$ rm /mnt/c/Users/[ユーザ名]/Ubuntu.appx
$ ls /mnt/c/Users/[ユーザ名]/Ubuntu.appx
ls: cannot access '/mnt/c/Users/[ユーザ名]/Ubuntu.appx': No such file or directory

削除できました。最後にディストリビューションのパッケージを更新/アップグレードします。

$ sudo apt update && sudo apt upgrade

挙動確認

UbuntuコマンドラインからWindowsのディレクトリのファイル操作

$ mkdir test
$ touch test/test.txt

$ ls -la test/test.txt
-rwxrwxrwx 1 user_name user_name 0 Oct 20 13:25 test/test.txt

ここでWindowsのエクスプローラで開いて、適当な文字列をテキストに記入。

$ cat test/test.txt
test

問題なさそうですね。その後 vi でUbuntu側からテキスト追記しましたがこれも問題なさそうです。

Windows側からUbuntuのディレクトリのファイル操作

こちらの操作は非推奨でしたが、version 1903 で問題なくなったようです。

What’s new for WSL in Windows 10 version 1903? | Windows Command Line

PS C:\Users\xxx> wsl --list
Windows Subsystem for Linux ディストリビューション:
Ubuntu-18.04 (既定)

PS C:\Users\xxx> ls \\wsl$\Ubuntu-18.04
    ディレクトリ: \\wsl$\Ubuntu-18.04


Mode                LastWriteTime         Length Name
----                -------------         ------ ----
d-----       2019/10/18     22:10                bin
d-----       2018/07/26      0:56                boot
d-----       2019/10/20     12:50                dev
以下略

PS C:\Users\xxx> cd \\wsl$\Ubuntu-18.04
PS Microsoft.PowerShell.Core\FileSystem::\\wsl$\Ubuntu-18.04>
PS Microsoft.PowerShell.Core\FileSystem::\\wsl$\Ubuntu-18.04> explorer.exe .

エクスプローラが開くので、/home/[ユーザ名] のディレクトリに適当なファイル作ってみます。

$ ls -la test.txt
-rw-rw-rw- 1 user_name user_name 0 Oct 20 14:38 test.txt
$ cat test.txt
あいうえお

これも問題なさそうです。

C:\Users\[ユーザ名]\AppData\Local\Packages\[ディストリビューションフォルダ名]\LocalState\rootfs に実ファイルは存在するようですが、 このパスでアクセスしてしまうとLinuxファイルが破損する可能性があるようです。 そのため \\wsl$\[ディストリビューション名] のアクセスだけにします。

wsl.confの設定

Windows側のファイルパーミッションがゆるいので wsl.conf で設定を追加します。

Linux ディストリビューションの管理 | Microsoft Docs

$ sudo vi /etc/wsl.conf

# Enable extra metadata options by default
[automount]
enabled = true
options = "metadata,umask=22,fmask=11"

その後、Windows側でファイルを作成します。

$ mkdir test
$ touch test/test.txt

$ ls -la test/test.txt
-rw-rw-rw- 1 user_name user_name 0 Oct 20 15:12 test/test.txt

パーミッションの設定が反映されていることが確認できました。

まとめ

• WSLはWindows上でLinuxコマンドラインを実行するための機能。
• 完全仮想化¹、dockerとは異なり、Windows独自機能³。
• Windows上のファイルをLinuxコマンドライン経由でアクセスできる。
• GUIやサーバアプリケーションの実行は推奨されない。

1. Virtual Box/Hyper-Vのホスト型、Xen/VMware ESXiなどのハイパーバイザ型などの仮想化。 ↩ ↩²

2. 推奨しないだけでインストールできるみたいです。「WSL上にXサーバをインストールしてGUIを実現する（VcXsrv編）：Tech TIPS - ＠IT 」またWSL2だと問題なくなるかもしれません。 ↩

3. これはWSL1の構成でWSL2とは異なります。「完全なLinuxがWindows 10上で稼働する？　「WSL 2」とは」 ↩ ↩²