“國產(chǎn)操作系統(tǒng)為什么沒人用？”

“因為上面沒有軟件。”

“那么多軟件，下載下來，一安裝不就行了嗎？”

“不行，現(xiàn)在的軟件都是給Windows開發(fā)的，國產(chǎn)操作系統(tǒng)是基于Linux爆改的，軟件跑不了。”

“那就給國產(chǎn)Linux開發(fā)軟件啊？！”

“沒人開發(fā)，因為國產(chǎn)操作系統(tǒng)沒人用。”

“你這不就成了雞生蛋，蛋生雞的了，無解循環(huán)......”

這是我和一個朋友關于國產(chǎn)桌面操作系統(tǒng)的一次對話。

其實這幾年國產(chǎn)桌面操作發(fā)展得相當不錯，像Deepin，統(tǒng)信等根據(jù)國人的審美和操作習慣，做了很多本土化工作，并且內(nèi)置了各種常用的軟件如WPS Office、搜狗輸入法、有道詞典、網(wǎng)易云音樂等，用來做日常辦公完全夠用。

但是，國產(chǎn)操作系統(tǒng)做得再好，也只能涵蓋一部分軟件，對于Windows龐大生態(tài)生態(tài)中那千千萬萬的軟件，只能望洋興嘆了。

如果你要用的軟件不被國產(chǎn)操作系統(tǒng)支持，那怎么辦？

最簡單的方案是用類似VirtualBox這樣的虛擬機，在虛擬機中運行Windows，然后在Windows上安裝想要的軟件。

這種一層摞一層的辦法有用，就是效率太低，運行速度太慢：

有沒有辦法，既能在Linux上運行Windows軟件，又能避免效率的損失呢？

有！這個軟件叫做Wine。

Wine不是虛擬機，而是一個軟件兼容層，它通過“轉發(fā)”的方式，讓Windows程序可以運行在Linux之上。

要想理解Wine的秘密，必須得從最底層看起。

0 1

可移植的CPU指令

比如這段代碼：

int foo(int x) {
return x * x;
}

都基于x86 CPU編譯（這一點兒很重要），在Linux上這樣的：

在Windows上是這樣的：

看起來差別相當大，對吧？

但是，由于兩者生成的代碼都是基于x86 CPU的，換句話說，CPU指令集(mov、imul、ret之類)是完全相同的。

Linux上可執(zhí)行文件是ELF格式，下圖的.text 區(qū)域就是CPU的指令

Window上的可執(zhí)行文件是PE格式，CPU指令也在.text區(qū)域

既然.text區(qū)域的CPU指令在Windows和Linux之間是“可移植的”，你可能立刻會想到，如果有一個程序，可以把foo函數(shù)在Windows編譯出的.text 給“取”出來，拿到Linux上執(zhí)行，應該是可以運行的。

Wine其實就是這么干的，它把Windows可執(zhí)行文件加載到內(nèi)存中，分析一下，找到可執(zhí)行代碼的位置，跳轉到這個地方執(zhí)行就可以了！

0 2

系統(tǒng)調(diào)用

如果事情就這么簡單，任何人都可以寫一個Wine，Windows上的海量軟件就可以輕松移植到Linux上，Windows生態(tài)的優(yōu)勢將不復存在。

但Windows的桌面霸主地位堅如磐石，這其中的關鍵就是：系統(tǒng)調(diào)用。

操作系統(tǒng)是對硬件功能的封裝，它對外提供了一系列服務如讀寫硬盤、讀寫內(nèi)存、進程管理等。

應用程序想使用這些服務，必須通過系統(tǒng)調(diào)用來進行，別無它法。

而Windows和Linux的系統(tǒng)調(diào)用，是完全不同的。

名稱不同、參數(shù)不同、語義也不同。

一個稍微有用的應用程序，肯定要使用系統(tǒng)調(diào)用（無論是直接還是間接方式），那就立刻和操作系統(tǒng)綁定了。

比如這個hello world

#include
int main() {
printf("Hello!\n");
return 0;
}

在Linux上是這樣的，它調(diào)用的是puts函數(shù)。

在Windows上編譯后是這樣的，調(diào)用的是printf函數(shù)。

puts和printf都C標準庫的函數(shù)，C標準庫最終還是走到系統(tǒng)調(diào)用那里，畢竟你要在控制臺輸出“Hello!”，這事兒只能操作系統(tǒng)來辦。

要想在Linux上運行Windows程序，有兩條路

（1）把Windows系統(tǒng)調(diào)用在Linux上重新實現(xiàn)一遍，這和重寫OS差不多了

（2）把Windows系統(tǒng)調(diào)用攔截，轉發(fā)到Linux的系統(tǒng)調(diào)用

Wine開發(fā)團隊選擇了第二條道路，當應用程序調(diào)用Windows 系統(tǒng)調(diào)用時，Wine進行“攔截”，然后轉發(fā)到Linux的系統(tǒng)調(diào)用。

這個事情畫個圖很簡單，實現(xiàn)起來太麻煩了。

Windows的系統(tǒng)調(diào)用非常多，源碼又不公開，全是黑匣子，我們不知道Windows內(nèi)部到底是如何實現(xiàn)的，Windows文檔又很差......（大膽猜測一些，微軟是故意的）。

更要命的是，這些系統(tǒng)調(diào)用還存在一些錯誤、缺陷、奇怪的副作用，Wine在攔截轉發(fā)的時候，這些錯誤和缺陷不但不能修復，還必須原封不動地去復現(xiàn)它們。

如果不這么干，那些Windows軟件在Linux上運行起來的行為就不同了。

這還不算完，別忘了Windows游戲啊，它們都在調(diào)用微軟的DirectX，這是微軟專門為游戲開發(fā)提供的API，僅支持Windows。

在Linux平臺下也有個對應的東西，原來叫OpenGL，現(xiàn)在新一代的圖形API叫做Vulkan。

很明顯，DirectX和Vulkan是不同的東西。

為了把DirectX調(diào)用轉換成Vulkan，Valve(Steam就是他們家的)和CodeWeavers（主要贊助Wine）合作開發(fā)了Proton。

Proton 最初于 2018 年 8 月 21 日發(fā)布，當時Valve還發(fā)布了一個 27 款游戲的名單，這些游戲經(jīng)過測試和認證，性能與 Windows 原生版本相同，無需最終用戶進行調(diào)整。其中包括《毀滅戰(zhàn)士》（2016 年）、《雷神之錘》和《最終幻想 VI》等。

0 3

總結

看了Wine干的這些事情，你肯定會感慨，讓Windows應用在Linux上順利地跑起來可真不容易啊。

這是沒辦法的事情，誰讓Windows是桌面操作系統(tǒng)的老大呢？

微軟通過Windows系統(tǒng)調(diào)用API和DirectX等API，構建了非常寬的護城河。

開源的Wine在這個護城河上建立一座橋，這座橋雖然還不完美，但足以讓大量的Windows應用來到Linux的世界快樂地玩耍。

相信國產(chǎn)操作系統(tǒng)一定會充分地利用Wine這樣開源界的成果，讓自己的生態(tài)變得更加豐富。

ps，本文用到的例子來源于https://werat.dev/blog/how-wine-works-101/，這篇文章有更多細節(jié)，感興趣的話可以看看。

全文完，覺得不錯的話點個贊或者在看吧！

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