别再乱装了!Windows 使用 Linux 软件前,先弄懂 WSL2、VMware 和双系统 【Gromacs、Amber、Lammps、VASP、CP2K、AmberTools】等
引言
在安装 AmberTools、GROMACS、CP2K、LAMMPS、NWChem 等科研软件时，很多朋友都会遇到一个非常基础但又非常关键的问题：为什么教程里总是在讲 Ubuntu、CentOS、Debian 这类 Linux 系统，而不是直接在 Windows 上安装？
原因其实很简单：很多科研软件本质上是为 Linux 环境开发和编译的，Windows 并不能原生直接运行这些 Linux 软件。
因此，如果你当前使用的是 Windows 系统，又想安装和使用 Linux 软件，就必须先准备一个能够承载 Linux 环境的“载体”。目前 Windows 上最常见的 Linux 载体主要有三种：WSL2 子系统、VMware 虚拟机、双系统。
本文将详细讲清楚：为什么 Windows 无法直接使用 Linux 软件、什么叫载体、常见载体分别是什么、安装出来长什么样，以及我们该如何选择合适的安装方式。安装出来长什么样子以及核心区别放在了第三、四点中，请往下查看！
出处：《智澈乐尚网络工作平台》
一、为什么 Windows 不能直接使用 Linux 软件
很多朋友都会有一个疑问：
“Linux 软件不也是软件吗？为什么 Windows 不能直接安装和使用？”
这并不是软件本身的问题，而是因为Windows 和 Linux 是两套不同的操作系统体系，它们在底层运行机制上并不兼容。
（1）Windows 和 Linux 的底层体系不同
虽然 Windows 和 Linux 都属于操作系统，但它们在很多核心方面都完全不同，例如：
Windows 使用的是 Windows NT 内核；
Linux 软件依赖的是 Linux 内核提供的系统调用接口。
Windows 常见的程序是 `.exe`；
Linux 常见程序则是 ELF 格式的二进制文件。
二者不是同一个体系，Windows 默认并不能原生识别 Linux 的可执行文件。
很多 Linux 软件依赖 glibc、gcc、g++、gfortran、make、cmake、OpenMPI、bash 等运行环境；
而 Windows 本身并不具备这套 Linux 原生生态。
Linux 常见路径是 `/home/user/software`；
Windows 常见路径是 `C:\Users\xxx\Desktop`。
Linux 还有权限控制、软链接、环境变量、Shell 脚本等机制，这些都与 Windows 体系存在明显差异。
（2）很多科研软件本质上依赖 Linux 运行环境
像下面这些软件：
它们很多都不是那种“下载一个安装包，双击下一步即可安装”的 Windows 图形界面程序，而通常是：
- 依赖 GCC / GFortran / CMake / MPI 工具链；
所以本质上并不是 Windows “不能装一个文件”，而是：
Windows 缺少 Linux 软件正常运行所需要的整套底层环境。
这就好比你手里拿到了一个发动机，但没有对应的整车底盘和传动系统，那么它本身也无法正常运转。
（3）结论：Windows 不是不能用，而是不能原生直接用
所以这一点一定要理解清楚：
Windows 不是完全不能使用 Linux 软件；
而是 Windows 不能原生直接运行 Linux 软件。
如果想在 Windows 电脑上安装和运行 Linux 软件，就必须先给它准备一个可以承载 Linux 运行环境的方式，也就是下面要讲的——载体。
二、什么叫“载体”
既然 Windows 不能直接原生运行 Linux 软件，那么就必须先在 Windows 机器上构建出一个Linux 运行环境，让 Linux 软件有地方可以安装和执行。
这个承载 Linux 环境的方式，就可以理解为：
载体
简单来说：
- 那么你就必须先在这台 Windows 电脑上准备一个 能够承载 Linux 系统环境的平台；
- 再进入这个环境中，安装 AmberTools、GROMACS、CP2K 等软件。
（1）载体不是软件本体，而是运行环境
这里一定要区分清楚：
例如：
- AmberTools、GROMACS、CP2K
- WSL2、VMware、双系统
也就是说，正确的安装逻辑应该是：
（2）为什么必须先有载体
因为 Linux 软件不是单独存在的，它往往依附于一整套 Linux 生态环境，包括：
所以如果你没有先准备 Linux 载体，那么这些 Linux 软件就没有地方运行。
因此，Windows 用户安装 Linux 软件时，第一步从来都不是“直接安装软件”，而是“先准备承载 Linux 的载体”。
三、Windows 常见的三种 Linux 载体
目前在 Windows 上安装 Linux 软件，最常见的三种方式分别是：
它们都可以让你在 Windows 电脑上获得 Linux 环境，但实现方式完全不同。
（1）WSL2 子系统
WSL2 的全称是Windows Subsystem for Linux 2，即Windows 下的 Linux 子系统。
它本质上是微软提供的一种方式，让 Windows 可以直接承载一个接近原生的 Linux 环境。安装好 WSL2 后，你可以在 Windows 中直接使用 Ubuntu、Debian 等 Linux 发行版。
WSL2 的特点：
- 对大多数 AmberTools、GROMACS、Python、Conda 等场景都比较友好。
WSL2 的本质：
可以把它理解为：
Windows 里嵌入了一个 Linux 子系统环境。
它并不是传统意义上“完整显示 Linux 桌面”的安装方式，而更像是：
- Linux 通过终端方式嵌入在 Windows 中；
（2）VMware 虚拟机
VMware 的原理，是在 Windows 中再“虚拟”出一台电脑，然后在这台虚拟电脑里安装 Linux 系统。
你可以把它理解为：
Windows 电脑里面，再开了一台 Linux 电脑。
VMware 的特点：
VMware 的不足：
（3）双系统
双系统的意思是：在同一台电脑里同时安装Windows和Linux两套操作系统，开机时自己选择进入哪一套系统。
也就是说：
- 想办公、写文档、日常娱乐时，进入 Windows；
- 想进行科研计算、编译安装、运行大型软件时，进入 Linux。
双系统的特点：
- 更适合 CUDA、MPI、GPU 加速、高性能计算；
双系统的不足：
四、这些载体安装出来后，长什么样子
很多朋友第一次接触 Linux 载体时，会有一个特别现实的问题：
“你说了 WSL2、VMware、双系统，那它们安装完以后到底长什么样？”
这个问题其实非常重要，因为很多新手会误以为：
实际上，这三种载体安装完成后的表现形式完全不同。
（1）WSL2 安装出来长什么样
WSL2 安装完成后，最直观的表现通常就是一个黑色命令行窗口。
比如你安装好 Ubuntu 之后，打开它，一般会看到类似这样的界面：
user@DESKTOP-XXXX:/mnt/c/Users/xxx$
这个黑色窗口并不是简单的“命令提示符”，而是一个真正的Linux 终端环境。你以后输入的很多命令，例如：
- conda activate ambertools
都是在这个 Linux 环境里执行的。
也就是说：
WSL2 安装好之后，表面上看像一个黑色框框；
但这个黑色框框背后，实际上承载的是一个可以运行 Linux 软件的子系统环境。
所以很多新手第一次看到 WSL2，会觉得“怎么只是个黑框”，其实那就是 Linux 命令行本身。
当然WSL2 可以额外安装可视化的桌面，只是说默认只有黑色框框而已；额外的可视化桌面会用带远程渲染的Xserver技术，就复杂的多。有需要可以和我说，下面就展示一下WSL2 安装了额外安装可视化的桌面以后的效果：
WSL2 的外观特点总结：
（2）VMware 安装出来长什么样
VMware 和 WSL2 完全不同。
WSL2 更像是“在 Windows 里开一个 Linux 命令行环境”，而 VMware 更像是：
在 Windows 里面，再套一个完整的 Linux 电脑。
安装好 VMware 后，你会先看到VMware 软件本身的壳子界面，也就是 VMware Workstation 的管理窗口。然后你在这个壳子里面启动 Ubuntu、CentOS 或其他 Linux 系统。
启动之后，你通常看到的是：
所以 VMware 很好理解：
VMware 本身是外层的壳子；
Linux 系统是被这个壳子包裹起来运行的完整操作系统。
你可以把它理解为：
- VMware 是你在 Windows 里开的一个“虚拟电脑窗口”；
VMware 的外观特点总结：
| |
| |
| VMware 窗口里运行完整 Linux 系统 |
| 有，通常是完整桌面环境 |
| Windows 中虚拟出一台 Linux 电脑 |
（3）双系统安装出来长什么样
双系统和前两者又不一样。
WSL2 和 VMware 都还是在Windows 系统内部运行的；但双系统不是。
双系统安装完成后，最明显的变化是：
开机的时候，会先出现一个系统选择界面。
比如：
也就是说，双系统并不是“在 Windows 里面打开 Linux”，而是：
- 选 Linux，就直接进入完整 Linux 系统。
因此，双系统安装出来后的表现一般有两个层面：
第一层：开机选择界面
开机时会看到系统引导菜单，供你选择要进入的系统。
第二层：进入后的完整系统桌面
只要你选了 Linux，那么接下来看到的就是真正完整的 Linux 系统桌面，而不是 Windows 里的一个窗口，也不是一个简单黑框。
所以双系统可以理解为：
不是 Windows 包着 Linux；
也不是 Windows 里再开一个 Linux；
而是这台电脑本身同时安装了 Windows 和 Linux，两套系统并列存在。
双系统的外观特点总结：
| |
| 电脑本机原生安装，独立于windows |
| 开机先选系统，进入后是完整 Linux 桌面 |
| 有 |
| 一台电脑安装两套独立系统 |
五、三种载体“看起来”的区别
为了方便理解，可以把三种方式直接这样区分：
| | |
| | Windows 里嵌入了一个 Linux 终端环境 |
| VMware 软件窗口中运行完整 Linux 桌面 | Windows 里再开了一台 Linux 虚拟电脑 |
| | |
如果用最简单的话来总结：
WSL2：看起来最像“黑框命令行”；VMware：看起来最像“窗口里的 Linux 电脑”；双系统：看起来最像“真正单独安装的 Linux 系统”。
所以很多新手第一次装好 WSL2 后，会误以为自己只是打开了一个终端，没有装成功。其实不是，那整个黑色终端背后，就是 Linux 环境本身。
六、如何选择适合自己的载体
因为篇幅原因，还请大家移步《如何选择适合自己的载体》查看！
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