微软开始在WSL 2环境中的Linux支援DirectX

微软在//build 2020大会上宣布，适用于Linux的Windows子系统WSL 2（Windows Subsystem for Linux 2）开始支援GPU硬件加速，简单来说，微软发布了一个虚拟GPU驱动程式，将虚拟化的GPU暴露给Windows主机上，在虚拟机器中执行的使用者模式应用程序，而这样可以让WSL 2环境中的Linux虚拟机器，能够和Windows主机共享GPU，实现GPU硬件加速。

WSL是一个可以在Windows上执行Linux应用程序的环境，因此当开发者要开发在云中部署的Linux容器应用程序，则可以先在Windows上进行本地开发和测试，而为了要支援更广泛的应用，现在微软让Linux应用程序和工具，也可以在WSL中获得GPU加速。

微软在过去一段时间，发展了客户端GPU虚拟化技术，而这项技术现在已经整合到了Windows显示驱动程式模型（WDDM）中，所有WDDM v2.5以及更高版本的驱动程式，都原生支援GPU虚拟化。微软提到，这项技术被称为WDDM GPU半虚拟化（GPU Paravirtualization），已经是Windows基础的一部分，被用在Windows Defender、Application Guard、Windows Sandbox和Hololens 2模拟器等使用案例，不过目前这项技术还仅限于Windows访客使用，像是在Windows中执行的虚拟机器以及容器。

将GPU加速带入WSL 2，是透过WDDM将GPU半虚拟化扩展到Linux访客，而这仰赖新的Linux核心驱动程式实作，该驱动程式利用半虚拟化协定将GPU暴露给用户模式的Linux，GPU投射抽象遵循WDDM GPU抽象模型，并将针对该抽象所建构的API和驱动程式，移植到Linux环境中使用。

Dxgkrnl是一个全新的Linux核心驱动程式，会将/dev/dxg装置暴露给使用者模式Linux，微软提到，当主机上有多个GPU，则所有GPU都会提供给Linux环境使用，在Linux环境中执行的应用程序，其对GPU存取权限和在Windows上的主机应用程序相同，Linux和Windows之间没有资源分区，也没有对Linux应用程序设下限制，资源共享是完全动态的，取决于当下哪个程式需要什么资源。微软强调，共享GPU的两个Windows应用程序，和共享GPU的Linux和Windows应用程序没有差别，当只有Linux应用程序需要GPU，那该应用程序将占用所有GPU资源。

由于要在Linux投射相容WDDM的抽象，因此微软便重新编译图形API DirectX，使其可以在WSL环境中的Linux上运作，微软提到，这个是真正完整的D3D12 API，并非模拟或是重新实作，libd3d12.so是使用Windows上d3d12.dll相同的程式码编译而来，在不考虑虚拟化造成的影响，其提供与Windows相同等级的功能和效能。唯一例外是Present()，D3D12 API目前可用于屏幕外渲染和运算，但尚未支援Swapchain将画素直接复制到屏幕上。

除此之外，微软还移植了机器学习API DirectML，现在DirectML可在WSL中的Linux上运作，因此开发者将可以在Linux执行高效能机器学习训练和预测功能。DirectML建立在D3D12 API之上，提供最佳化的机器学习工作负载运算集合，为了简化开发者使用DirectML的工作，微软还发布整合DirectML后端的TensorFlow预览套件，加速初学者上手。

而且WSL也将会支援Nvidia CUDA加速功能，CUDA是跨平台API，可以借由Windows上的WDDM GPU抽象，或Linux上的Nvidia GPU抽象和GPU沟通，微软和Nvidia合作建置Linux的CUDA版本，该版本针对/dev/dxg暴露的WDDM抽象，微软提到，这是libcuda.so的完整功能版本，可以用来加速cuDNN、cuBLAS、TensorRT等CUDA-X函式库。

另外，WSL还支援Nvidia的Docker工具，让原本在云端中执行的容器化GPU工作负载，也可以搬到WSL上执行，微软提到，他们不会在使用者电脑上预装Nvidia Docker工具，而是跟目前一样，让用户选择安装软件套件包，只是新的软件套件相容WSL并且提供硬件加速功能。