16 > 用 WSL 在 Windows 上运行 Linux
这一课讲怎样用 WSL 在 Windows 里运行 Linux。它还会介绍 GPU 和 CUDA 在 WSL 里是怎样工作的，以及有哪些限制。
为什么是 Linux
认真做 CUDA 开发，最终通常都会走向 Linux。Windows 也能用，但多年来 GPU 生态一直是围绕 Linux 建立的，大多数工具、文档和实际部署都默认使用 Linux。用于 AI 和 HPC 的 GPU 系统几乎全都运行 Linux。
WSL 是什么
WSL 在 Windows 里运行一个真正的 Linux 环境。它不像早期的一些方案那样只是一个模拟层。WSL2 在一个小巧、轻量的虚拟机里运行真正的 Linux 内核。这让它在行为、兼容性和性能上都大不一样。
安装 WSL
在 Windows 上打开一个终端，比如 PowerShell，然后运行下面的命令。
wsl --install
wsl --update
wsl --install会启用 WSL，并安装默认的发行版 Ubuntu。wsl --update把 WSL 内核更新到最新版本。
一定要用 WSL2。WSL1 兼容性较差，而且完全不支持 GPU。新安装默认就是 WSL2。想确认的话，运行 wsl -l -v，你的发行版在 VERSION 列里必须显示 2。
第一次启动
第一次启动 Linux 发行版时，你需要创建一个用户名和密码。这是同一台机器上一个独立的 Linux 环境，和你的 Windows 环境是分开的。它有自己的用户、文件系统和包管理器。从现在起，你要同时在两个系统里工作。
访问 GPU
有了 WSL2，Linux 就能通过 Windows 的驱动程序使用 GPU。CUDA 应用在 WSL 里运行，几乎和在原生 Linux 系统上一样。所以你可以在 Linux 里开发，同时继续把 Windows 当作主系统。
GPU 驱动程序装在 Windows 一侧，而不是 WSL 里。你安装普通的 Windows 版 NVIDIA 驱动程序，WSL 就会使用宿主系统上的这个驱动。在 WSL 里，CUDA 驱动表现为一个叫 libcuda.so 的库，它是从 Windows 映射进来的。
[!WARNING] 永远不要在 WSL 里安装 Linux 版的 NVIDIA 驱动程序。它会覆盖从 Windows 映射进来的驱动，让 GPU 无法访问。
在 WSL 里安装 CUDA
在 WSL 里，你要安装 Linux 版的 CUDA Toolkit，而不是 Windows 版。NVIDIA 为此准备了单独的 WSL-Ubuntu 软件源。里面的软件包只有 Toolkit，没有驱动程序，所以不会覆盖宿主系统的驱动。安装过程看起来和普通 Linux 一样，实际上并不完全相同。第 17 课会一步步带你完成安装。
WSL 的限制
WSL 是一个正经的开发环境。不过，有几件事和原生 Linux 不一样。
- GPU 支持需要处于 WDDM 模式的 GeForce 或 RTX 显卡，这是桌面显卡的普通模式。数据中心 GPU 不受支持。
- 统一内存的功能有限。CPU 和 GPU 不能同时访问同一块托管内存。
nvidia-smi不能显示所有数值，比如 GPU 利用率。
还要确认你的 GPU 适用于 CUDA 13。WSL 本身支持 Pascal 及更新的架构，但 CUDA 13 要求计算能力 7.5 或更高。GeForce GTX 1080 的计算能力是 6.1，6.1 低于 7.5，所以 CUDA 13 不能为它编译代码。GeForce RTX 2060 的计算能力是 7.5，所以可以用。
[!TIP] 出问题时，从下往上逐层检查。先是 Windows 驱动程序，然后是 WSL 本身（
wsl --update），再是 Linux 发行版，最后是 CUDA Toolkit。
小结
WSL 是一座实用的桥梁。你可以留在 Windows 里，以接近真实生产系统的方式使用基于 Linux 的 GPU 工具。这是最自然的入门方式之一。
[!NOTE] 从这里开始，这些课程只在 Linux 里进行。Windows 只作为装有驱动程序的宿主系统出现。
术语表
- Linux：免费、开源的操作系统。大多数 GPU 服务器和 CUDA 工具都是围绕它建立的。
- GPU（Graphics Processing Unit）：拥有成千上万个小核心的处理器，CUDA 程序就在它上面运行。
- 生态（ecosystem）：围绕一个平台（比如 GPU）发展起来的所有工具、库、文档和驱动程序。
- AI（Artificial Intelligence）：从数据中学习的软件，比如语言模型。大部分在 GPU 上训练。
- HPC（High-Performance Computing，高性能计算）：许多强大的处理器协同解决大型问题，比如天气或物理仿真。
- WSL（Windows Subsystem for Linux）：在 Windows 里运行一个真正的 Linux 环境。
- 模拟（emulation）：用软件模仿另一个系统，而不是真正运行它，通常更慢，兼容性也更差。
- WSL2（Windows Subsystem for Linux 2）：运行真正 Linux 内核的 WSL 版本，是在 Windows 上使用 CUDA 的基础。
- Linux 内核（Linux kernel）：Linux 操作系统的核心，负责管理内存、进程和硬件。它和 CUDA 的核函数不是一回事。
- 虚拟机（virtual machine）：用软件模拟出来的一整台计算机，有自己的操作系统，运行在真实的机器上。
- 终端（terminal）：输入命令的文本窗口，比如 PowerShell 或 Windows Terminal。
wsl --install：在 Windows 终端里运行的命令，用来安装 WSL 和 Ubuntu。wsl --update：把 WSL 内核更新到最新版本。- WSL1（Windows Subsystem for Linux 1）：较老的 WSL 版本，兼容性更差，也不支持 GPU。
- Linux 发行版（Linux distribution）：一个独立的 Linux 环境，有自己的用户、文件系统和包管理器。做 CUDA 通常选 Ubuntu。
- 文件系统（file system）：操作系统存储和组织文件的方式。WSL 发行版有自己的文件系统，和 Windows 的磁盘分开。
- 包管理器（package manager）：从在线软件列表安装和更新软件的工具，比如 Ubuntu 上的 apt。
- 驱动程序（GPU driver）：让操作系统和 GPU 通信的软件。对 WSL 来说，它只装在 Windows 这一侧。
- 原生 Linux（native Linux）：直接装在机器上的 Linux，而不是运行在另一个系统里面。
- 宿主系统（host）：WSL 所运行的 Windows 系统。WSL 使用它的 GPU 驱动程序，不需要自己的 NVIDIA 驱动程序。
libcuda.so：CUDA 驱动库。在 WSL 里，它是从 Windows 驱动映射进来的。- CUDA Toolkit：NVIDIA 的编译器、库和工具。在 WSL 里你要从 WSL-Ubuntu 软件源安装 Linux 版。
- WSL-Ubuntu 软件源（WSL-Ubuntu repository）：NVIDIA 为 WSL 中的 CUDA 提供的软件包来源。里面的软件包只有 Toolkit，没有驱动程序。
- WDDM（Windows Display Driver Model）：Windows 上桌面显卡的普通驱动模式。WSL 的 GPU 支持需要它。
- 统一内存（unified memory）：CPU 和 GPU 通过同一个指针共享的内存，在 WSL 里只得到部分支持。
- CPU（Central Processing Unit）：计算机的主处理器。
nvidia-smi：NVIDIA 的命令行工具，显示 GPU、驱动程序和显存使用情况。- 计算能力（compute capability）：GPU 架构的版本号，比如 Turing 是 7.5。CUDA 13 要求 7.5 或更高。
- Pascal：NVIDIA 2016 年的架构，比如 GTX 1080。WSL 能运行它，CUDA 13 却不能为它编译。
- 生产系统（production）：完成的软件真正为用户运行的系统。