微軟員工揭祕 Windows 的 Linux 子系統研發全過程

2016年8月，我從弗吉尼亞大學計算機科學與技術專業畢業後加入微軟，在微軟的整個職業生涯都在爲Linux開發工具。其實我上大學時幾乎只使用Linux操做系統，大部分編程都是用C++編寫的。當時個人學習經歷彷佛不太適合微軟，但遇上微軟正在作企業改革，全部操做系統都很重要，包括Linux。到微軟的第一份工做是加入Linux的SQL數據庫開發團隊，該團隊特別邀請我把以往的Linux經驗發揮出來。我剛剛畢業，一聽到本身的開發經驗能爲團隊帶來價值時，我真感到受寵若驚。幾年前，微軟想在Linux上開發SQL Server只是一個玩笑，然而到2016年，這個想法卻變成了現實。在他們發佈第一個版本後不久，我就加入了這個團隊，並致力於改進用於SQL Server的管理工具——特別是管理Linux服務器和應用程序。要在Linux上正常運行SQL Server，須要以Linux操做系統的工做方式來設計命令行工具。我有幸爲Linux的SQL Server設計第一個版本的GUI工具，剛開始採用了Visual Studio代碼（如今叫Azure Data Studio代碼），它不受操做系統的限制，可用於全部類型的SQL Server開發。

在微軟的第一年我學到了不少，包括項目管理的流程和方法，如何將技術實踐和商業思惟結合起來。

             

2017年8月，我加入了Windows 的Linux子系統（Windows Subsystem for Linux，簡稱WSL）研發團隊，並擔任項目經理。我第一次據說WSL是在2016年的微軟Build大會上，當時它被宣佈爲「Bash on Ubuntu on Windows」。

當時Channel9一經發布就迅速走紅，淹沒了Build網站上的其餘許多報道。《華爾街日報》記者凱文·加洛(Kevin Gallo)對Build大會作了一個簡短的視頻介紹，雖然只佔用了整個主題演講的兩分鐘，但觀衆和媒體都很是激動。Channel9團隊曾一度擔憂WSL視頻的巨大點擊量是否是DDoS攻擊。微軟在Windows系統內運行Ubuntu引發了巨大的轟動。  Windows Console團隊是第一個肯定客戶對WSL有需求的團隊。當他們深刻客戶調研時，一次又一次地聽到人們但願在Windows上有相似Bash的東西。最終團隊意識到：既然可讓Bash自己在Windows上運行，爲何還要開發相似Bash的東西呢?其實爲Linux建立Windows子系統並不容易作到。團隊須要對Windows內核有深刻的瞭解，還要研究一項微軟名爲Pico process的技術。剛好有趣的是，Pico process也是在Linux上實現SQL Server的技術。簡單的說，WSL使Linux編譯的二進制文件在Windows NT內核上運行成爲可能，而無需從新編譯應用程序或使用虛擬機。

Ubuntu是WSL中第一個可用的Linux版本。開始咱們聯繫了Canonical公司的開發人員，看看他們是否願意提供幫助。他們對這個WSL想法頗有熱情，後來Ubuntu能夠在Windows商店（Windows Store）中使用。在Windows商店中存在多種Linux版本的應用(至少有六種)，是否是以爲頗有趣，你見過多少自家的應用商店有其餘操做系統?

             

咱們編寫的代碼是兼容Linux的內核系統調用（syscall），將Linux進程與底層Windows內核鏈接起來。Linux中大約有340個系統調用，問題是先實現哪一個系統調用？與全部操做系統版本同樣，新的系統調用會與新的操做系統版本一塊兒添加，可是爲了保持向後兼容性，不會刪除舊的調用。當初涌現了一波syscall浪潮，WSL團隊也開始深刻理解syscall用戶須要什麼。

要實現什麼樣的syscalls，首先要了解哪些人會使用它。Build公告的主要目的是但願人們使用WSL並提供反饋。任何人均可以經過Windows內部程序得到WSL。也許你認爲只有Windows愛好者纔會對內部程序感興趣，但如今有超過1000萬的訂閱者，他們對各類各樣的東西都感興趣，好比遊戲、藍牙和WSL。對Windows中運行Bash感興趣的還有Web開發人員，他們試圖構建運行在Linux服務器上的Web應用程序，可採用一系列Bash命令。此外，若是您查找構建Web應用程序的幫助，好比Stack Overflow，其大多數示例代碼只運行在Linux上——而你正在Windows機器上進行開發，這讓人感到很無奈。對於Web開發人員來講，只好遷移到Mac和macOS上，在那裏運行代碼。

在WSL進入Windows的初期，一位積極的WSL用戶設法讓XEyes做爲GUI應用程序運行在WSL和X11上。XEyes所作的就是在屏幕上畫一對卡通眼睛，跟着鼠標指針轉。在成功演示時，全部的社交媒體都沸騰了!

             

咱們想了不少收集用戶反饋的方法。曾爲WSL創建了一個UserVoice站點，上面已經收集了數百個想法和數千次投票。考慮到WSL的首批受衆是Web開發人員，因此以爲GitHub頗有做用。可是WSL並非一個開源項目——在開源的GitHub上放置一個非開源項目彷佛很奇怪。最後咱們決定在GitHub上建立一個專門反饋和討論相關問題的論壇，至今咱們已經收到了關於WSL的數千個問題。

在 WSL GitHub repo 上會提交成千上萬的問題，而WSL團隊會審查每個問題，經過分析和評估，而後決定要作什麼。若是須要編寫新代碼來實現某個特性或修復某個問題，那麼會將任務添加到WSL項目計劃中，開發週期能夠短至幾周。這樣，人們所但願的WSL功能或遇到的問題經過UserVoice或GitHub獲得了有效快速的解決，構建WSL社羣也是整個項目建立過程的關鍵部分。當我做爲WSL的項目經理時，個人目標是讓WSL超越beta版。人們抱怨最多的是兼容性和性能。在我看來這些問題提得很好，這偏偏說明他們在認真使用咱們的產品，由於在產品初期咱們可能只關心繫統一些大的方面。因此，爲了讓人們用WSL作得更多、更快，咱們還有不少工做要作。

隨着WSL功能的擴展和完善，咱們將WSL帶向其餘開發系統及其開發人員——而不只侷限於Microsoft生態系統的開發。當咱們參加PyCon和OSCON這樣的活動時，那裏的開發人員看到微軟員工時都很驚訝。當咱們告訴他們在微軟開發工具上運行Linux時，他們都表示懷疑。而後我當場演示了SQL Server、WSL和Visual Studio代碼。

             

爲了打消他們的疑慮，我讓他們本身試一試。當這些開發人員開始運行他們本身的命令、腳本和代碼時，老是反應激動：「等等，這其實是Linux。你是怎麼作到的?我怎麼會不知道呢? 這很酷。」

針對有關WSL兼容性和性能的抱怨，咱們已經在一個新版本中解決了這個問題——WSL 2。它在Windows中提供了Linux內核並將性能提高了20x。今天，WSL已經通過了beta測試並升級到了版本2。你能夠在公告博客上了解更多。

我還與微軟的其餘團隊合做，但願WSL能與其餘產品很好的結合。例如Visual Studio Code，它是JavaScript和Node.js中最流行的文本編輯器。使用Visual Studio代碼的開發人員能夠從WSL中獲益良多。主要的優點在於使運行在WSL中的Node.js代碼調試變得更容易。開發人員能夠在運行WSL的Windows計算機上編寫Linux版本的Node.js並進行調試。

       

當咱們爲Node.js提供這樣的功能時，C++、Python和其餘語言也有相似的需求。我開始對這種集成很是着迷，這爲Linux開發帶來了全新的體驗。我如今着手c++代碼的Visual Studio遠程開發，咱們會在今年的PyCon上線WSL的c++擴展功能。

儘管我在微軟工做的時間不長，但我爲Linux開發工具感到興奮——從數據庫到操做系統再到 IDES。我願意繼續傳播對Linux的熱愛，並建立讓全世界的開發人員都感到滿意的工具。