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LinuxNixFlake
2025-01-29
Linux的发行版浩如烟海，其本质无非是内核搭配一些基础工具，方便用户的使用，随着用户需求的不断复杂化，包管理器功能也逐渐被划归到发行版的功能之中，到最后，内核和基础工具也被划归到包管理器的管理范畴。可以说，包管理器就是发行版的基石，其管理着系统中几乎所有的软件（包括内核甚至是Bootloader），而包管理器的不同也作为划分发行版谱系的重要依据之一。
大部分Linux新人接触到的都是Debian系，它们是基于apt包管理器的发行版，这个家族的成员有Debian、Ubuntu、Deepin等等；比较特殊的还有Arch系，它们是基于pacman包管理器的发行版，典型成员有Archlinux和Manjaro。
而我们要介绍的NixOS是其中的异类，它基于nix包管理器，是一个声明式的包管理器。
必须要澄清的是，叫做
Debain系的原因是这些发行版都衍生自Debain，而基于apt仅仅是其判断依据，Arch系同理。
所以，nix有什么不一样？
在Arch系中，我们使用pacman在终端中安装软件，比如：
pacman -S clang一旦该命令成功，该软件就会永远留存在你的系统中，除非我们手动卸载该包(pacman -Rs)，这种方式符合直觉，简单易懂，但存在以下缺点：
- 配置分散: 虽然大部分软件都遵守LFS规范，但它们的配置文件往往处于不同的位置，使用不同的配置语言，这导致了用户很难管理系统配置。
- 依赖管理混乱: 虽然我们能通过命令获取当前系统中所有的软件和版本，但我们往往没有有效的手段确保这种依赖关系是确定的（因为我们使用的软件源几乎不可能一致），这很可能会导致某开发环境在当前系统中可以运行，但到了另一个系统上就失效了。
- 难以管理外部软件: 如果软件源不满足我们的需求，我们很有可能需要寻求手动安装，一般的发行版并没有对这种软件进行约束，在其编译安装过程中，发行版完全不知情，但其安装结果很有可能改变了某些文件布局，导致某些软件无法正常运行，甚至整个系统崩溃。
nix提供了一种全新的方式，它在实际的LFS路径和软件包之间加入了一层中间层(在NixOS中通常位于/nix/store/)，安装软件会在该目录中新建一个由哈希和软件包名组成的路径(来唯一表示该软件包)，这个路径是只读的，只有nix相关命令可以修改该目录。在系统启动时，nix会将这个目录中安装的所有软件映射到真正的LFS目录中(一般是/run/current-system/)。
为了适配这套软件安装逻辑，nix还需要一套配置来描述整个系统，用来最终导出系统需要的所有软件包和其配置，我们称之为nix配置文件(一般位于/etc/nixos)，每次我们需要安装软件或者修改软件时，我们需要将内容添加到配置文件中，然后重新计算整个配置文件，生成新的系统配置(我们称之为generation或者profile)。
举个例子，我们的配置文件中如果有如下内容：
{ pkgs, ... }:{
environment.systemPackages = [ pkgs.clang_19 ];
}在重新生成系统配置之后，我们可以在上述目录中找到：
/nix/store/0jf7aq1bhi5609mylnas50qrsiclbp34-clang-wrapper-19.1.4/这里包含了clang这个软件的构建结果，同时，我们也可以在上述目录中找到：
/run/current-system/sw/usr/bin/clang对于上面的所有内容，用户只允许更改配置文件，而后面生成的路径下面的所有内容都是只读的，这极大限制了用户的操作空间，限制系统中所有的软件都只应通过配置文件注入，当然，nix提供了大量的方式增强配置文件的能力，在一般发行版中能做到的事，在nix中几乎都能做到。
上面提到的哈希是笔者在自己的
/nix/store中找到的，不代表所有的clang_19均为该哈希。
解决软件源的问题
早年的nix并没有解决软件源的问题，直到flake的出现，flake是nix的项目管理器，它通过将软件源参数化来控制软件源一致性。
使用过Cargo等现代项目管理器的读者想必很熟悉.lock文件，它通过哈希控制项目中每个依赖的在不同的环境中的一致性，flake也使用了这种方式，它将系统配置转换为一个flake项目，将软件源作为它的一个依赖传入，通过flake.lock确定该源在所有环境中的一致性。
本教程着重介绍flake特性，不会涉及过多传统nix的操作。
尽管
flake现在仍然是一个实验特性，但鉴于其目前的使用情况，其稳定性已经得到了保证。
迁移到nix的注意事项
迁移到nix是非常困难的，因为其几乎不支持任何其他发行版通用的约定，例如LFS路径等，这会导致：
nix构建的二进制文件和其他发行版不兼容(可以通过patchelf解决该问题)- 外部二进制文件很难在
NixOS中运行(可以通过手动打包或者nix-ld解决) - 开发环境配置逻辑和其他发行版完全不同
本教程的目的
本教材旨在处理上述提到的注意事项，带领读者一步步接受nix哲学，并体会其中的便利性。