WSL+CUDA：提升Linux下GPU計算能力

隨着GPU的日益普及，越來越多的科學計算和機器學習任務需要在GPU上運行，但是Linux系統下的NVIDIA顯卡驅動不支持CUDA，使得在Linux上進行GPU計算非常困難。

但是，有一種新的解決方案：在Windows Subsystem for Linux（WSL）中安裝CUDA支持，從而在Linux環境下輕鬆實現GPU加速計算。

一、WSL簡介

WSL是一種在Windows 10上運行Linux二進制文件的子系統，由Microsoft在Windows 10 Anniversary Update發佈時首次推出。在WSL中，用戶可以在Windows環境下使用大多數Linux命令行工具和軟件包。

WSL原本是為了方便開發者在Windows系統上使用更多Linux工具而設計的，但是它的出現也為需要在Windows上運行Linux軟件的用戶帶來了方便。

二、WSL中安裝CUDA

WSL中安裝CUDA非常簡單，只需要完成以下幾個步驟即可。

1. 安裝WSL和Linux發行版

首先需要在Windows 10上啟用WSL功能並安裝想要的Linux發行版。這可以通過在Windows PowerShell中運行以下命令來完成：

Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName Microsoft-Windows-Subsystem-Linux

接下來需要從Microsoft Store下載和安裝Linux發行版，例如Ubuntu或Debian。

2. 安裝NVIDIA顯卡驅動和CUDA

下載最新的NVIDIA顯卡驅動和對應版本的CUDA Toolkit，並在Linux中安裝。以下是Ubuntu 20.04中安裝CUDA 11.1的命令：

wget https://developer.download.nvidia.com/compute/cuda/repos/ubuntu2004/x86_64/cuda-ubuntu2004.pin
sudo mv cuda-ubuntu2004.pin /etc/apt/preferences.d/cuda-repository-pin-600
wget https://developer.download.nvidia.com/compute/cuda/11.1.1/local_installers/cuda-repo-ubuntu2004-11-1-local_11.1.1-455.32.00-1_amd64.deb
sudo dpkg -i cuda-repo-ubuntu2004-11-1-local_11.1.1-455.32.00-1_amd64.deb
sudo apt-key add /var/cuda-repo-ubuntu2004-11-1-local/7fa2af80.pub
sudo apt-get update
sudo apt-get -y install cuda

三、在WSL中使用CUDA

在安裝完CUDA後，可以在WSL中使用GPU加速的CUDA應用程序。以下是一個簡單的CUDA C++程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

__global__ void cuda_hello() {
    printf("Hello, CUDA world! from thread %d\n", threadIdx.x);
}

int main() {
    cuda_hello<<<1, 10>>>(); // 啟動10個線程
    cudaDeviceSynchronize(); // 等待所有線程結束
    return 0;
}

在Ubuntu中編譯上面的代碼：

nvcc hello.cu -o hello

接下來就可以運行這個CUDA程序：

./hello

輸出如下：

Hello, CUDA world! from thread 0
Hello, CUDA world! from thread 1
Hello, CUDA world! from thread 2
Hello, CUDA world! from thread 3
Hello, CUDA world! from thread 4
Hello, CUDA world! from thread 5
Hello, CUDA world! from thread 6
Hello, CUDA world! from thread 7
Hello, CUDA world! from thread 8
Hello, CUDA world! from thread 9

四、WSL+CUDA的優勢

WSL+CUDA的優勢有如下幾點：

1. 融合Windows和Linux優勢

WSL+CUDA將Windows和Linux兩個操作系統融合在一起，既可以使用Windows熟悉的界面和工具，又可以在Linux下進行GPU計算。

2. 節省資源和空間

由於WSL+CUDA是在Windows下使用，不需要額外的物理設備，可以節省物理資源和空間。

3. 提高效率和便利性

使用WSL+CUDA可以在Windows和Linux環境下快速切換，提高用戶的工作效率和便利性。

五、總結

WSL+CUDA是一種在Windows環境下利用WSL實現GPU加速計算的解決方案。使用WSL+CUDA可以在WSL中安裝CUDA，從而在Linux環境下輕鬆實現GPU加速計算。WSL+CUDA融合了Windows和Linux的優勢，節省資源和空間，提高效率和便利性。