简陋的 Win on Linux 兼容方案

本文原先希望以教程形式展开，现在看来细节是讲不完了。打算把其中一些重要内容提一下完事。

几乎每个桌面 Linux 用户都有运行 Windows 程序的需求，解决方案也五花八门。本文所述方案以 稳定易用 为首要目标：

与其他方案对比（点击展开）

对比 Wine：

  • Wine 性能好；本方案图形性能较弱。
  • 本方案较为通用，可在各种硬件、内核、发行版下运行；Wine 对环境要求较多。
  • 本方案几乎无需维护，一劳永逸；Wine 有时需为特定应用作出调整，存在紧急情况下新应用无法运行的尴尬。

对比其他虚拟机：

  • VitrualBox 图形性能略好，但需额外加载内核模块；本方案使用 KVM，更稳定。
  • ESXi 综合性能较好，但安装繁琐，收费；本方案安装简便，除 Windows 本身外完全开源。
  • 本方案中 QCOW2 磁盘镜像支持 ZSTD 压缩，体积小（当前为 1.33 GiB）。

成品

下载链接: OneDrive | 123 云盘 | 百度网盘 。若无特殊需求，建议直接使用成品镜像。其中 win10_xxx.qcow2 是磁盘镜像主体，文件名后半段为 CRC32 值；cd.iso 是外置镜像，包含 WebDAV 服务端；win10_xxx_dev.qcow2 是包含常用编译工具链和 Office 的差分镜像。

安装 QEMU：

# Ubuntu
apt install qemu-kvm qemu-utils
# Fedora
dnf install qemu-system-x86
# Fedora 精简安装
dnf install qemu-system-x86-core qemu-ui-gtk qemu-audio-pipewire qemu-device-usb-host qemu-img
dnf install qemu-device-display-virtio-gpu qemu-device-display-virtio-gpu-gl qemu-device-display-virtio-vga qemu-device-display-virtio-vga-gl

写入并运行 ./win10(.sh)：

#!/bin/sh
base_img=qemu_win10/win10_xxx.qcow2
snapshot_img=qemu_win10/win10_snapshot.qcow2 # 可以考虑放进 /tmp
share_img=qemu_win10/cd.iso
[ ! -e $snapshot_img ] && qemu-img create -q -F qcow2 -b $base_img -f qcow2 $snapshot_img
qemu-system-x86_64 \
  -machine q35,accel=kvm -cpu host,hv-relaxed,hv-vapic,hv-spinlocks=0x1fff,hv-vpindex,hv-time,hv-synic,hv-stimer -rtc base=localtime \
  -smp 2 -m 1.5G \
  -hda $snapshot_img -cdrom $share_img \
  -nic hostfwd=tcp:127.0.0.1:9121-:5000 \
  -display gtk,gl=on -device virtio-vga-gl -device qemu-xhci -device usb-tablet \
  $*

启动后使用任意 WebDAV 客户端连接 dav://127.0.0.1:9121/，实现文件共享。nautilus 内置的就行，左侧栏 Other Locations > 底部 Connect to Server。

其他常用命令行选项（点击展开）
# USB 直通（使用 lsusb 获取两个 id）
-device usb-host,vendorid=0x0000,productid=0x1111
# 音频支持
-audiodev pipewire,id=pw0 -device usb-audio,audiodev=pw0
# 也许可以少点东西，没必要
-no-user-config -nodefaults
详细信息（点击展开）
  • 集成常用运行库和精简版输入法。自定义内容建议写入外置镜像。
  • 未激活，个人认为不影响使用。
  • 默认 Administrator 用户，禁用几乎所有安全功能，强制自动登录。
  • 制作于 QEMU 6.2，经测试 8.2 可用，之后应该也没问题。
  • 如何自动修改 DPI 和屏幕分辨率：外置镜像中有示例代码。
  • 触摸板无法平滑滚动：在 Win 中调整滚轮速度为每次 1 行，可以缓解问题。
  • 为什么使用中文版系统：有些国内软件在非中文环境下会卡 Bug。也许可以换用 Tiny10。
  • 为什么不使用 virt-manager：本文同样适用，只是个人认为直接使用 QEMU 更便捷。

磁盘镜像更新日志：

  • 20221002(a58fd75e)：进一步提升 ZSTD 压缩等级，减小体积。
  • 20221001(8b8db6b9)：统一资源管理器列布局；消除开始菜单最近添加提示；恢复系统属性信息到原版。
  • 20220904(d936163a)：修复输入法无法输入全角符号(原帖 84 楼)；消除 IE 主页破坏提示。

鸣谢：

减小磁盘镜像体积

对减小镜像体积的问题，当前网络上有许多过时甚至错误的内容，所以在这说道两句。下述内容中如非注明，都是指装有 Windows 系统的虚拟机磁盘镜像。

收缩与压缩

文件系统的设计非常复杂（正经点，别拿 tmpfs 说事）：删除文件，会留下空洞；多个 fd 同时写入，可能产生碎片；想减少碎片产生，需要预分配；为提升性能，还可能缓存写入队列，先规划一下再 commit...

磁盘镜像驱动本质是一个用户态的文件系统后端，把对块设备的操作映射到文件。客户机文件系统与宿主机之间缺乏信息共享，导致了各种问题：空洞难以被积极回收，碎片与预分配过度占用之间的权衡等。所以我们需要偶尔执行收缩、压缩这类高开销操作。

请一定区分“收缩(shrink)”与“压缩(compress)”。“收缩”是整理镜像，消除空洞、碎片、冗余数据；“压缩”则是将数据使用压缩算法进行处理。

许多教程推荐用 Virtual Disk Precompactor 或 dd 撑满分区，迫使客户机文件系统腾出连续空间，但这类做法实际上非常糟糕：需写入大量数据，耗时长；不能同时 defrag，效果差。收缩镜像最简单有效的方式是取出内容写入新镜像。可以使用 Dism++ 等工具备份系统分区，还原到新镜像上：

qemu-img create -f qcow2 win10.qcow2 32G
# > 此时安装系统
mv win10.qcow2 win10.old.qcow2
qemu-img create -f qcow2 win10.qcow2 32G
# > 此时启动到 PE，拆分原镜像分区，备份到拆出的空闲分区，还原到新镜像的分区
rm win10.old.qcow2
# 可选，差异不明显。如果你接下来还要压缩，那么这一步是**完全多余**的
# qemu-img convert -p -f qcow2 -O qcow2 -c win10.qcow2 win10-shrink.qcow2

对于压缩，若你在客户机内使用 NTFS 压缩，就会发现这毫无作用，因为它会尽量减少搬运，导致压缩后数据依然是稀疏分布的。个人认为目前最佳方案是在 QCOW2 上启用 ZSTD 压缩：

qemu-img convert -p -f qcow2 -O qcow2 -c -o compression_type=zstd,preallocation=off win10.qcow2 win10-zstd.qcow2

相比于客户机内的 NTFS 压缩，QCOW2 的解压完全在宿主机上运行，性能损失较小。进一步地，我们还可以 修改 QCOW2 镜像的 ZSTD 压缩级别，尽力压到最小。

快照

Windows 的可控性向来都很糟糕。若你有幸打开过 UWF，就会观察到各个进程在各种角落不断写入临时文件。我们不可能找到所有这些地方并定时清理。

使用 Snapshot 是比较好的方案：随时回滚，遏制镜像体积膨胀，在出现意外后兜底。

qemu-img create -q -F qcow2 -b win10_xxx.qcow2 -f qcow2 win10_snapshot.qcow2
# qemu-kvm -hda win10_snapshot.qcow2 -cpu host -accel kvm -smp 2 -m 2G

你还可以创建共用同一 Backing 的多个 Snapshot。在一段时间后若 Snapshot 体积增大，按照上文的方法进行压缩即可。

后续内容

你可以在 本文源码 的末尾找到还未发布的内容，可能包含一些实用的技巧和命令范例。