====== NixOS：声明式、可复现的 Linux 发行版 ======

NixOS 是一套基于 **Nix 包管理器** 构建的 Linux 发行版(([[https://nixos.org/|NixOS 官方网站]])). 与传统的 Linux 发行版不同，NixOS 使用一种函数式语言来描述整个系统的配置，生成完整的系统配置文件(profile)，从而实现可复现的部署(([[https://en.wikipedia.org/wiki/NixOS|Wikipedia: NixOS]])).

NixOS 使用 **Nixpkgs** 软件包集合和 **Nix 表达式语言** 来声明软件包和系统选项。它是 MIT 许可证下的自由开源软件。

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NixOS 的特色总结：**可复现**（隔离构建）、**声明式**（配置即代码）、**可靠**（原子升级与回滚）。
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===== 历史 =====

Nix 包管理器最初于 2003 年由 Eelco Dolstra 在乌得勒支大学作为研究项目发起。Dolstra 在 2006 年的博士论文 **《The Purely Functional Software Deployment Model》**(([[https://edolstra.github.io/pubs/phd-thesis.pdf|Eelco Dolstra 博士论文]])) 中描述了一种声明式、函数式的软件部署模型，奠定了 Nix 包管理器的设计基础。

首个 NixOS 原型由 Armijn Hemel 于 2006 年在其硕士论文 **《NixOS: The Nix Based Operating System》** 中创建(([[https://en.wikipedia.org/wiki/NixOS|Wikipedia: NixOS History]])), 探索了将 Nix 原理应用于 Linux 发行版的可能性。经过持续开发后，NixOS 于 2013 年发布了第一个稳定版本 13.10。

**NixOS 基金会** 成立于 2015 年，是一家荷兰非营利组织，负责支持 NixOS 及相关 Nix 项目的开发和社区基础设施建设(([[https://nixos.org/governance|NixOS Governance]])).

自 2021 年起，NixOS 每年发布两个稳定版本（五月和十一月）。最新稳定版为 **NixOS 26.05**(([[https://nixos.org/blog|NixOS Release Announcements]])).

===== 声明式配置模型 =====

在 NixOS 中，整个操作系统——包括内核、应用程序、系统包和配置文件——都由 Nix 包管理器根据 Nix 语言的定义进行构建。构建新版本不会覆盖之前的版本。

NixOS 系统的配置通过编辑一个 Nix 表达式文件来完成（通常位于 **/etc/nixos/configuration.nix**）(([[https://nixos.org/manual/nixos/stable/#sec-configuration-file|NixOS Manual: Configuration]])).

配置示例：

  * 安装 Firefox 和 VSCode
  * 启用 SSH 服务
  * 配置网络和用户

修改配置后，运行以下命令即可应用更改：

  * ''sudo nixos-rebuild switch'' — 构建并切换至新配置
  * ''sudo nixos-rebuild test'' — 测试配置但不设为默认
  * ''sudo nixos-rebuild boot'' — 仅构建下次启动生效

===== 原子升级与回滚 =====

NixOS 最强大的特性之一是其事务性升级机制：

  * 每次系统变更会产生一个新的 **generation(系统世代)**
  * 新世代会**原子地**激活，之前的所有世代保留并可回滚
  * 如果升级被中断（如断电），系统保持一致性，启动时会回到旧配置或新配置
  * 回滚简单轻量：''nixos-rebuild switch --rollback''
  * 所有世代自动添加到引导菜单，可在开机时选择

这种方式彻底解决了传统 Linux 发行版中常见的"升级后系统损坏"问题。

===== Nix 存储（Nix Store）=====

NixOS 将已安装的包存储在只读目录 **/nix/store** 中(([[https://nixos.org/manual/nix/stable/#sec-nix-store|Nix Manual: Nix Store]])). 每个包通过其所有构建输入的**加密哈希**来标识：

  * 同一软件的不同版本可以共存，不会冲突
  * 配置文件的旧版本不会被覆盖
  * 彻底避免"依赖地狱(dependency hell)"
  * NixOS **不遵循**文件系统层次结构标准(FHS)，仅保留 /bin/sh 的符号链接

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例如，bash 的路径可能是 ''/nix/store/5rnfzla9kcx4mj5zdc7nlnv8na1najvg-bash-4.3.43/bin/bash''——版本号嵌入路径中，多版本共存成为可能。
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===== 多用户包管理 =====

除了系统级配置外，NixOS 中的每个普通用户都拥有自己的 profile，可以在不需要特殊权限的情况下安装软件包：

  * 多版本共存，不同用户可使用同一软件的不同版本
  * Nix 的安全模型限制非特权用户的操作范围
  * 预编译二进制文件从受信任的缓存(binary cache)获取
  * 没有特殊权限的用户不能引入不纯净的构建选项

**nix-shell** 命令允许开发者启动一个基于 Nix 表达式的交互式 shell，在隔离的依赖环境中工作，不影响系统全局。

===== 实验性功能 =====

==== Flakes ====

Flakes 为 Nix 表达式提供了标准化的结构，明确声明依赖关系和输出。每个 flake 包含一个 **flake.nix** 文件，指定其输入（依赖、外部 flakes、仓库）和输出（包、NixOS 配置、开发环境）。Flakes 使用锁文件(lock file)锁定精确的依赖版本，确保评估结果随时间可复现(([[https://nixos.org/manual/nix/stable/command-ref/new-cli/nix3-flake.html|Nix Manual: Flakes]])).

==== Nix 命令 ====

新的 **nix** 命令提供了重新设计的命令行界面，统一了传统的 ''nix-env''、''nix-build'' 等命令，引入了一致的语法：

  * ''nix build'' — 构建包
  * ''nix develop'' — 进入开发环境
  * ''nix run'' — 直接运行包

===== Nixpkgs 软件包集合 =====

**Nixpkgs** 是 Nix 包管理器的软件包集合，提供了超过 **14 万个软件包**(([[https://search.nixos.org/packages|NixOS Package Search]])). 从日常桌面应用到服务器软件、开发工具，几乎应有尽有。

Nix 的构建语言指定了如何从源代码构建所有包，但同时 Nix 会自动从缓存服务器下载预编译的二进制文件，兼顾了源码包管理的灵活性和二进制包管理的效率。

===== 评价与采用 =====

NixOS 获得了业界和用户的好评：

  * Jesse Smith（DistroWatch, 2015）：「NixOS 消除了升级的忧虑，每个变更都独立为独立的世代」
  * Liam Proven（The Register, 2022）：「NixOS 安装简单，工具日趋成熟，这不是传统发行版，但它确实好用」
  * Jesse Smith（DistroWatch, 2023）：「NixOS 是罕见的珍宝——使用期间没有遇到任何错误，尤其适合需要多台机器部署相同配置的系统管理员」(([[https://en.wikipedia.org/wiki/NixOS#Reception|Wikipedia: NixOS Reception]]))

==== 实际应用 ====

法国政府的 **DINUM（跨部门数字事务局）** 正在基于 NixOS 开发 **Sécurix**——一个安全、可复现的操作系统基础(([[https://en.wikipedia.org/wiki/NixOS#French_government|Wikipedia: NixOS - French government]]))。这是法国计划要求所有部委在 2026 年秋季前采用非美国技术战略的一部分，涵盖 PC 操作系统、协作工具、防病毒软件、AI 和数据库等领域。

===== 总结 =====

NixOS 以其**声明式配置、原子升级、可复现构建**三大核心特性，在 Linux 发行版中独树一帜。虽然学习曲线较为陡峭，但它为系统管理员和 DevOps 工程师提供了一种前所未有的系统管理方式。对于那些需要在多台机器上维护**一致、可复现**的系统环境的人来说，NixOS 是一个非常值得投入学习的发行版。