使用WSL在Windows上搭建Python开发环境

简介

2016年，微软推出了Windows Subsystem for Linux（WSL），这使得Windows具有了强大的Unix功能。2019年5月，微软宣布发布了具有更新架构的WSL2，该架构改进了WSL的许多方面——特别是文件系统的性能方面。我已经关注WSL一段时间了，但是现在WSL2即将发布，我决定安装并试用它。在我使用它的这几天里，我真的很喜欢这种体验。Windows 10和完整的Linux发行版（如Ubuntu）的组合使用是一个非常强大的开发方案，它的工作成效惊人。

下文将讨论：

·什么是WSL？为什么要在你的系统上安装并使用它？

·说明如何安装WSL2，介绍一些可以使开发更高效的辅助应用程序。

·如何在Windows和Linux的组合环境中让python和这个新功能有效地协同工作。

WSL是什么？

我在Windows上遇到的最大问题之一是通过命令行进行工作，这真的非常痛苦。旧的Windows命令提示符与一般的bash shell和全套的unix命令所提供的功能不匹配。WSL通过多种方式解决了这个问题。有了WSL，您可以在Windows系统上安装真正的Linux发行版，并以接近裸机的速度运行它。您可以两全其美——完整的unix支持与Linux不支持的工具（MS Office和其他Windows效能工具）可以同时使用。

一开始可能很难理解这个概念。下面有一个截图，可从更多视角进行看待：

在此屏幕截图中，我正在Windows上同时运行Excel、Word和完整版Ubuntu 18.04。它们可以在我的笔记本电脑上以可接受的速度同时运行。

现在已经有很多虚拟机软件，例如VMWare和VirtualBox。WSL2的主要优点是有效地利用了系统资源。Microsoft通过运行极少的Hyper-V功能子集，并在不运行时使用最少的资源来实现这个目的。使用这种架构，您可以在一秒钟左右的时间内启动虚拟Linux映像，并无缝式地开始Linux环境的使用。

这种安排的另一个好处是可以轻松地在虚拟环境和Windows系统之间复制文件。还有一些很厉害的技巧可以无缝地使用Visual Studio Code和Windows Explorer，这样可以缩短两个环境之间的距离。实际上，它工作得很好。

在本文后面的部分中，我将介绍一些其他示例，并重点介绍如何在各种环境中进行python开发。

设置WSL2

由于文件系统的速度提高，我极力推荐使用WSL2。在写这篇文章时，这些用法说明是我在Windows 10 Pro版本上安装WSL2的高级教程。我建议查看Windows官方文档来获取最新说明。我还发现本文和Ubuntu WSL官方页面对于设置内容都非常有用。

我在这里提前道歉，因为这篇文章有很多图片并且很长。但是我想制定一个相当完整的指南，将很多这些想法整合到一起。希望它们对你有帮助。

告诫完了之后，让我们开始吧。

在开始之前，请确保您具有系统管理员权限。为了获得WSL2，您还需要加入Windows Insider Program。这可能会在将来发生变化，但现在请确保已注册。我选择使用“slow”，如下图所示：

此外，您需要至少是Build 18917的Windows 10版本。我使用的是Windows Pro，但我觉得Home版本也很好。

如果这些是系统的新设置，请在继续操作之前确保所有更新都已应用。

现在已经建立了基础，您需要使用以下PowerShell命令来打开WSL和虚拟机平台：

在此处检查设置：

您应该重启以确保安装完成。

现在已经安装好子系统，您需要从Microsoft Store安装首选的Linux发行版。我选择使用Ubuntu。该Ubuntu版本进行了一些调整，从而使它能更好地协同工作，因此我建议将Ubuntu作为第一个开始的版本。好处是，一旦你能让Ubuntu正常工作，那么就可以接着安装其他发行版，以确定最适合您的版本。

安装应该不会花很长时间。完成后，您会在Windows开始菜单上看到一个Ubuntu项目。继续单击它。您将收到一条消息，说明安装过程将花费几分钟：

然后设置您的用户名和密码：

使用下面的sudo方法更新Linux环境是一个好主意：

如您所见，这与正常的Ubuntu升级过程相同，但现在却可以在你的Windows系统上进行。

继续尝试一些您喜欢的命令，并观察它们的工作情况。太棒了。

最后一步是使用Windows的wsl命令为此虚拟环境启用WSL2。您需要以管理员身份在PowerShell中调用wsl命令：

该wsl命令可以管理系统上安装的不同环境。使用命令wsl -l -v可以查看已安装的环境：

从输出中可以看到，Ubuntu-18.04版本仍为WSL1 。我们如果要升级，就要使用命令wsl --set-version Ubuntu-18.04 2

在后台，此过程在升级环境的同时还保留所有现有配置。升级可能需要几分钟。如果您感兴趣，此链接（https://aka.ms/wsl2）将提供关于WSL1和WSL2之间差异的更多详细信息。

完成后，使用wsl -l -v验证它们都在运行WSL2版本。

在使用它时，您应该使用此命令让WSL给所有新安装的软件设置默认使用版本2：wsl --set-default-version 2

注意：在安装此版本的时候，您可能会收到一条消息，内容为“ WSL2需要并更新其内核组件。” 如果看到此信息，请参考此博客文章（https://devblogs.microsoft.com/commandline/wsl2-will-be-generally-available-in-windows-10-version-2004/）中的信息。

至此，我们已经启动并运行了WSL2。在我们将其与python结合使用之前，我想再安装几个其他组件使开发过程简化。

助手应用

Windows Terminal

默认的Windows环境的存在的问题是它没有好的终端应用程序。正如我在本文开头提到的那样，在Linux中用命令行进行操作比在Windows中这样做更有用。幸运的是，Microsoft一直在开发一种新的Windows Terminal，该终端可以与WSL和其他控制台很好地配合使用。如果您有兴趣了解所有差异，我强烈推荐从这篇文章（https://www.hanselman.com/blog/WhatsTheDifferenceBetweenAConsoleATerminalAndAShell.aspx）获取更多详细信息。

最重要的是，我建议从Microsoft Store安装Windows Terminal。我将在其余的命令行示例中使用它：

Windows Terminal的可配置性非常好，您可以用它做相当多的事。为了使本文易于管理，我这里展示另一篇包含详细信息和链接的帖子（https://www.hanselman.com/blog/ItsTimeForYouToInstallWindowsTerminal.aspx）。

我使用该终端启动了几个不同的shell。我发现编辑和配置过程比通过设置Windows快捷方式启动conda所需的步骤简单得多。

如果您想查看我的profile.json文件，我已将副本放在github上（https://github.com/chris1610/pbpython/blob/master/extras/profiles.json）。副本包含了用于启动miniconda的命令，并自定义了一些提示符。您可以使用它作为参考，但是您将需要对其进行定义以使其适合您的系统。如果您有喜欢的小技巧，可以将它们在评论中写出。

生成GUIDs

您需要为配置文件的不同部分创建自己的GUID。可以选择使用python。

您最后应该考虑的是安装Cascadia字体，以获得更好的终端体验。

配置完成后，我在这里启动Linux和Windows中可能需要的各种Shell和环境：

Miniconda

从该屏幕可以看到，我还在系统上安装了Miniconda。有趣的是，我在Ubuntu映像和Windows上都安装了一个版本。我不会这样进行安装，但是我鼓励您将其安装在Windows和WSL环境中的系统上。这是我将使用的默认python环境的设置。

VS Code

最后推荐的有用的组件是Visual Studio Code和一些扩展应用。我建议您在Windows环境中安装Visual Studio Code。

为了最大程度地利用此设置，您需要安装几个扩展应用：

·Remote-WSL

·Python Extension

·Anaconda Extension Pack

您可能会想用主题和图标去定义其他方面的内容，我鼓励您这样做。上面提到的扩展应用对于在本地Windows和Ubuntu环境中运用WSL和conda环境起着重要作用。

跨环境工作

访问文件

设置太多！怎么办？

您应该启动Ubuntu环境或Windows环境，并像往常一样使用Python。

这是一个屏幕截图，显示了带有运行着Ubuntu和PowerShell选项的终端，而另一个终端则在Windows系统上运行conda：

这本身非常有用，但是真正的强大功能是您可以在WSL和Windows之间进行交互。

例如，如果您在Ubuntu环境输入explorer.exe，那么Windows将启动Explorer，并在WSL环境中显示当前目录：

现在您有了该Ubuntu WSL环境中的文件在Windows Explorer里的视图。

您还可以通过输入网络路径（\\wsl$\Ubuntu\home\chris），直接在Explorer中访问此环境。

9P协议文件服务器支持这种跨环境的“戏法”，您可以通过上面屏幕截图中的mount命令查看这个9P服务器。微软在他们的博客上写了一篇不错的文章（https://devblogs.microsoft.com/commandline/whats-new-for-wsl-in-windows-10-version-1903/），文章提供了关于其工作原理的更多详细信息。

不要访问AppData文件夹

这里有一个很重要的警告。如果要跨WSL和Windows复制文件，请使用Explorer或复制的命令行。不要试图去找AppData文件夹并直接进行文件操作。此操作不被支持，并可能会产生问题。

Visual Studio Code

在各个环境中工作还有另一个棘手的难题。您可以使用WSL Visual Studio Code插件从Windows上安装的VS Code访问WSL文件系统。

如果在Ubuntu环境中执行 code. 命令，Windows将启动VS Code并连接WSL中的文件。您可以使用所有常规的VS Code功能编辑这些文件，并且所有更改都会保存在WSL环境中。您可以在左下方看到指示器，该指示器使您知道您正在与WSL交互，而不是正在与标准的Windows系统交互。

您也可以在Windows中启动VS Code，并通过命令面板访问所有正在运行的WSL环境。按Ctrl + Shift + P，然后输入Remote-WSL以查看选项。

如果您有多个WSL环境设置，那么也可以适当选择其中一种。

VS Code确保您在WSL环境中编辑文件。例如，当您打开一个文件时，您只能看到WSL文件系统：

这里有一个小惊喜，您需要确保在WSL中使用的所有VS Code插件都已安装在WSL环境中。例如，如果您看了这个屏幕截图，就可以看到如何在本地Windows环境中安装某些插件，但是还需要确保它们也安装在WSL环境中。

幸运的是，安装非常简单。实际上，VS Code会通过一个按钮提示您“Install in WSL：Ubuntu”。安装过程很简单，但需要牢记实现它的细节。

思考它是怎么工作的，这感觉有点疯狂，但是它的实现却是无缝衔接的，以我的经验，您很快就会习惯的。

Jupyter Notebooks

跨环境工作的另一种方法是使用网络。在研究写作本文时，我发现许多评论说在某些旧版本的WSL中访问localhost不起作用。我在使用Pelican或Jupyter Notebooks时，访问localhost进行工作却没有任何问题。我认为这是开发人员需要关注的重点领域，因此在您自己进行实验时，请记住这一点。

我建议您使用--no-browser选项以避免在启动Jupyter Notebook时出现警告。在下面的示例中，我在Ubuntu中运行Jupyter，但却在本地的Edge浏览器中查看了它。

另外请您记住，如果要从终端复制数据，请使用Ctrl+Shift+C进行复制，并使用Ctrl+Shift +V进行粘贴。您可能需要使用它来复制证书并通过Jupyter流程进行身份验证。

直接运行应用

wsl命令是在WSL环境上操作的有力工具。它的一个功能是可以直接在Linux环境中运行可执行文件。例如，我们可以运行安装在Ubuntu环境中的fortune。

运行图形应用程序呢？

在大多数情况下，我一直将Windows内置应用程序用作图形应用程序。在MS Office Apps，Chrome和VS Code之间，这几个软件涵盖了我的主要需求。如果要使用Gimp或Inkscape之类的应用程序，我会使用Windows版本。

但是，我发现了一些很好的应用程序，但在Windows中却没有类似的好应用。我使用的一个简单应用是用Trimage来压缩图像。

我可以在Ubuntu中安装它，但是当我尝试执行它时，出现错误：trimage.py: cannot connect to X server

解决此问题的方法是在Windows上安装X Server。这有一些选择，如X410的付费版本。但我选择使用VcXsrv。

请注意，它不是Win 10内的应用程序，因此看起来有点难看。有一些方法能使它看起来好一点，但是我没有去找，因为那是少数应用程序不得已才用的方法。我分享它是为了本文的完整性。

无论如何，请安装VcXsrv并运行它：

我需要选择disable access Control：

一旦启动，它就会在系统盘中等候连接。

为了配置您的Ubuntu环境，请确保您的.bashrc文件中包含下面这两行。完成更改后，重新启动shell：

如果所有配置正确，您会看到Trimage：

它压缩本文中的这个图像的效果很好。

如果您确实需要运行更好的图形环境，则可以安装轻量级的桌面环境（如xfce）并启用它，下面是安装方法：

下面的屏幕截图显示了所有这些一起工作的忙碌景象：

该图显示了：

·VS Code在WSL环境中编辑文件

·本地Windows X server中显示了在WSL上运行的完整xfce桌面

·WSL环境正在为pelican blog服务

工作流程

既然您已经在一台机器上拥有了所有这些用于python开发的选项，那么您需要确定如何最好地配置以满足您的需求。我仍在改进我的过程，但是现在我正在做的是：

·Chrome on Win 10：常规网页浏览，电子邮件，Jupyter Notebook

·Visual Studio Code on Win10：文本和python文件编辑

·Visual Studio：为博客写重构文本文章

·Ubuntu on WSL：在Pelican博客上维护和开发内容

·Ubuntu on WSL：根据需要的命令行工具

·python on WSL：博客内容和一般的开发或实验

·python on Win10：处理Windows特定任务（Excel，Word等）时的开发

很重要的一点是，即使WSL和Windows环境可以相互“交谈”，但也确实需要将它们的职责分开。例如，在WSL中使用git时，建议您在WSL环境中对文件进行操作。Windows也是如此——不要尝试直接从WSL文件系统运行Windows可执行文件。

最后，我仍然建议您使用conda环境来保持python环境的整洁。我选择在Ubuntu上有一个conda环境，在Windows上也有一个conda环境，以便确保博客的文章可以在Windows和Linux环境中正常工作。

结论

WSL是使Windows成为一流的开发平台的重要一步。我在家一直是个Ubuntu用户，而在工作时却是Windows用户。WSL为我提供了一个平台，让我可以两全其美。我能利用所有工具，并且在Ubuntu工作中还能灵活地使用MS Office工具。另外我相信我需要的任何商业软件都可以安装在该系统上。

希望这篇指南对您有所帮助，并且可以帮助您为Windows和Linux构建python开发环境。如果您还有其他建议，请在评论中告诉我。

英文原文：https://pbpython.com/wsl-python.html
译者：桃夭