nixos-and-flakes-book/docs/zh/nixos-with-flakes/nixos-with-flakes-enabled.md
2023-10-04 15:05:42 +08:00

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# 使用 Flakes 来管理你的 NixOS
## 启用 NixOS 的 Flakes 支持 {#enable-nix-flakes}
与 NixOS 默认的配置方式相比Nix Flakes 提供了更好的可复现性,同时它清晰的包结构定义原生支持了以其他 Git 仓库为依赖,便于代码分享,因此更建议使用 Nix Flakes 来管理系统配置。
但是目前 Nix Flakes 作为一个实验性的功能,仍未被默认启用。所以我们需要手动启用它,修改 `/etc/nixos/configuration.nix` 文件,在函数块中启用 flakes 与 nix-command 功能:
```nix{15,18-19}
# Edit this configuration file to define what should be installed on
# your system. Help is available in the configuration.nix(5) man page
# and in the NixOS manual (accessible by running nixos-help).
{ config, pkgs, ... }:
{
imports =
[ # Include the results of the hardware scan.
./hardware-configuration.nix
];
# 省略掉前面的配置......
# 启用 Nix Flakes 功能,以及配套的新 nix-command 命令行工具
nix.settings.experimental-features = [ "nix-command" "flakes" ];
environment.systemPackages = with pkgs; [
git # Nix Flakes 通过 git 命令从数据源拉取依赖,所以必须先安装好 git
vim
wget
curl
];
# 将默认编辑器设置为 vim
environment.variables.EDITOR = "vim";
# 省略其他配置......
}
```
然后运行 `sudo nixos-rebuild switch` 应用修改后,即可使用 Nix Flakes 来管理系统配置。
额外还有个好处就是,现在你可以通过 `nix repl` 打开一个 nix 交互式环境,有兴趣的话,可以使用它复习测试一遍前面学过的所有 Nix 语法。
## 将系统配置切换到 flake.nix {#switch-to-flake-nix}
在启用了 Nix Flakes 特性后,`sudo nixos-rebuild switch` 命令会优先读取 `/etc/nixos/flake.nix` 文件,如果找不到再尝试使用 `/etc/nixos/configuration.nix`。
可以首先使用官方提供的模板来学习 flake 的编写,先查下有哪些模板:
```bash
nix flake show templates
```
其中有个 `templates#full` 模板展示了所有可能的用法,可以看看它的内容:
```bash
nix flake init -t templates#full
cat flake.nix
```
我们参照该模板创建文件 `/etc/nixos/flake.nix` 并编写好配置内容,后续系统的所有修改都将全部由 Nix Flakes 接管,示例内容如下:
```nix
{
description = "Ryan's NixOS Flake";
# 这是 flake.nix 的标准格式inputs 是 flake 的依赖outputs 是 flake 的输出
# inputs 中的每一项依赖都会在被拉取、构建后,作为参数传递给 outputs 函数
inputs = {
# flake inputs 有很多种引用方式,应用最广泛的格式是:
# github:owner/name/reference
# 即 github 仓库地址 + branch/commit-id/tag
# NixOS 官方软件源,这里使用 nixos-unstable 分支
nixpkgs.url = "github:NixOS/nixpkgs/nixos-unstable";
# home-manager用于管理用户配置
home-manager = {
url = "github:nix-community/home-manager/release-23.05";
# `follows` 是 inputs 中的继承语法
# 这里使 sops-nix 的 `inputs.nixpkgs` 与当前 flake 的
# `inputs.nixpkgs` 保持一致,避免依赖的 nixpkgs 版本不一致导致问题
inputs.nixpkgs.follows = "nixpkgs";
};
};
# outputs 即 flake 的所有输出,其中的 nixosConfigurations 即 NixOS 系统配置
# flake 有很多用途,也可以有很多不同的 outputsnixosConfigurations 只是其中一种
#
# outputs 是一个函数,它的参数都在 inputs 中定义,可以通过 inputs 中定义的名称来引用。
# 比如这里的输入参数 `nixpkgs`,就是上面 inputs 中的 `nixpkgs`
# 不过 self 是个例外,这个特殊参数指向 outputs 自身(自引用),以及 flake 根目录
# 这里的 @ 语法将函数的参数 attribute set 取了个别名,方便在内部使用
outputs = { self, nixpkgs, ... }@inputs: {
# 名为 nixosConfigurations 的 outputs 会在执行 `sudo nixos-rebuild switch`
# 时被使用,默认情况下上述命令会使用与主机 hostname 同名的 nixosConfigurations
# 但是也可以通过 `--flake /path/to/flake/direcotry#nixos-test` 来指定
# 在 flakes 配置文件夹中执行如下命令即可部署此配置:
# sudo nixos-rebuild switch --flake .#nixos-test
# 其中 --flake 后的参数简要说明如下:
# 1. `.` 表示使用当前文件夹的 Flakes 配置,
# 2. `#` 后面的内容则是 nixosConfigurations 的名称
nixosConfigurations = {
# hostname 为 nixos-test 的主机会使用这个配置
# 这里使用了 nixpkgs.lib.nixosSystem 函数来构建配置,
# 后面的 attributes set 是它的参数,在 nixos 系统上使用如下命令即可部署此配置:
# nixos-rebuild switch --flake .#nixos-test
"nixos-test" = nixpkgs.lib.nixosSystem {
system = "x86_64-linux";
# Nix 模块系统可将配置模块化,提升配置的可维护性
#
# modules 中每个参数,都是一个 Nix Module
# nixpkgs manual 中有半份介绍它的文档:
# <https://nixos.org/manual/nixpkgs/unstable/#module-system-introduction>
# 说半份是因为它的文档不全只有一些简单的介绍Nix 文档现状...
#
# Nix Module 可以是一个 attribute set
# 也可以是一个返回 attribute set 的函数,如果是函数,
# 那么它的参数就是当前的 NixOS Module 的参数.
#
# 根据 Nix Wiki 对 Nix modules 的描述,默认情况下,
# Nix Module 函数的默认参数有几个:
#
# lib: nixpkgs 自带的函数库,提供了许多操作 Nix 表达式的实用函数
# 详见 https://nixos.org/manual/nixpkgs/stable/#id-1.4
# config: 当前 flake 的所有 config 参数的集合,比较常用
# options: 当前 flake 中所有 NixOS Modules 中定义的所有参数的集合
# pkgs: 一个包含所有 nixpkgs 包的集合,它也提供了许多相关的工具函数
# 入门阶段可以认为它的默认值为 `nixpkgs.legacyPackages."${system}"`
# 可通过 `nixpkgs.pkgs` 这个 option 来自定义 pkgs 的值
# modulesPath: 默认 nixpkgs 的内置 Modules 文件夹路径,
# 常用于从 nixpkgs 中导入一些额外的模块
# 这个参数通常都用不到,我只在制作 iso 镜像时用到过
#
# 上述默认参数都由 Nixpkgs 自动生成。而如果你需要将其他非默认参数传递到子模块,
# 就得使用 specialArgs 手动设定这些参数,你可以取消注释如下这行来启用该参数:
#
# specialArgs = {...}; # 将 inputs 中的参数传入所有子模块
modules = [
# 这里导入之前我们使用的 configuration.nix这样旧的配置文件仍然能生效
# 注: configuration.nix 本身也是一个 Nix Module因此可以直接在这里导入
./configuration.nix
];
};
};
};
}
```
这里我们定义了一个名为 `nixos-test` 的系统,它的配置文件为 `./configuration.nix`,这个文件就是我们之前的配置文件,这样我们仍然可以沿用旧的配置。
现在执行 `sudo nixos-rebuild switch --flake /etc/nixos#nixos-test` 应用配置,系统应该没有任何变化,因为我们仅仅是切换到了 Nix Flakes配置内容与之前还是一致的。
上述代码的注释已经非常详细了,这里再着重说明几点:
1. `lib` `pkgs` `config` 等默认参数都由 Nixpkgs 自动生成,并可被自动注入到子模块,无需在此处额外声明。
1. `specialArgs = {...};` 这里省略了 attribute set 的内容,其中的内容会被通过名称匹配的方式自动注入到子模块中。
1. 常见用法比如直接写 `specialArgs = inputs;`,这样所有 inputs 中的 flake 数据源就都可以在子模块中使用了。
## 通过 Flakes 来管理系统软件 {#manage-system-software-with-flakes}
切换完毕后,我们就可以通过 Flakes 来管理系统了。管系统最常见的需求就是装软件,我们在前面已经见识过如何通过 `environment.systemPackages` 来安装 `pkgs` 中的包,这些包都来自官方的 nixpkgs 仓库。
现在我们学习下如何通过 Flakes 安装其他来源的软件包,这比直接安装 nixpkgs 要灵活很多,最显而易见的好处是你可以很方便地设定软件的版本。
以 [helix](https://github.com/helix-editor/helix) 编辑器为例,我们首先需要在 `flake.nix` 中添加 helix 这个 inputs 数据源:
```nix{10,20}
{
description = "NixOS configuration of Ryan Yin";
# ......
inputs = {
# ......
# helix editor, use tag 23.05
helix.url = "github:helix-editor/helix/23.05";
};
outputs = inputs@{ self, nixpkgs, ... }: {
nixosConfigurations = {
nixos-test = nixpkgs.lib.nixosSystem {
system = "x86_64-linux";
# 将所有 inputs 参数设为所有子模块的特殊参数,
# 这样就能直接在子模块中使用 inputs 中的 helix 了
specialArgs = inputs;
modules = [
./configuration.nix
];
};
};
};
}
```
接下来在 `configuration.nix` 中就能引用这个 flake input 数据源了:
```nix{3,14-15}
# Nix 会通过名称匹配,
# 自动将 specialArgs 中的 helix 注入到此函数的第三个参数
{ config, pkgs, helix, ... }:
{
# 省略掉前面的配置......
environment.systemPackages = with pkgs; [
git # Nix Flakes 通过 git 命令从数据源拉取依赖,所以必须先安装好 git
vim
wget
curl
# 这里从 helix 这个 inputs 数据源安装了 helix 程序
helix.packages."${pkgs.system}".helix
];
# 省略其他配置......
}
```
改好后再 `sudo nixos-rebuild switch` 部署,就能安装好 helix 程序了,可直接在终端使用 `hx` 命令测试验证。
## 为 Flake 添加自定义 cache 源 {#add-cache-source-for-flake}
> 注意:这里介绍的手段只能加速部分包的下载,许多 inputs 数据源仍然会从 Github 拉取。
> 另外如果找不到缓存,会执行本地构建,这通常仍然需要从国外下载源码与构建依赖,因此仍然会很慢。为了完全解决速度问题,仍然建议使用旁路由等局域网全局代理方案。
Nix 为了加快包构建速度,提供了 <https://cache.nixos.org> 提前缓存构建结果提供给用户,但是在国内访问这个 cache 地址非常地慢,如果没有局域网全局代理的话,基本上是无法使用的。
另外 Flakes 的数据源基本都是某个 Github 仓库,在国内从 Github 下载 Flakes 数据源也同样非常非常慢。
在旧的 NixOS 配置方式中,可以通过 `nix-channel` 命令添加国内的 cache 镜像源以提升下载速度,但是 Nix Flakes 会尽可能地避免使用任何系统级别的配置跟环境变量,以确保其构建结果不受环境的影响,因此在使用了 Flakes 后 `nix-channel` 命令就失效了。
为了自定义 cache 镜像源,我们必须在 `flake.nix` 中添加相关配置,这就是 `nixConfig` 参数,示例如下:
```nix{4-19}
{
description = "NixOS configuration of Ryan Yin";
nixConfig = {
experimental-features = [ "nix-command" "flakes" ];
substituters = [
# replace official cache with a mirror located in China
"https://mirrors.ustc.edu.cn/nix-channels/store"
"https://cache.nixos.org/"
];
# nix community's cache server
extra-substituters = [
"https://nix-community.cachix.org"
];
extra-trusted-public-keys = [
"nix-community.cachix.org-1:mB9FSh9qf2dCimDSUo8Zy7bkq5CX+/rkCWyvRCYg3Fs="
];
};
inputs = {
# 省略若干配置...
};
outputs = {
# 省略若干配置...
};
}
```
添加完新 substituters 后,它仍然不会生效,这时直接部署配置,会出现这个 warning
```
...
warning: ignoring untrusted substituter 'https://mirrors.ustc.edu.cn/nix-channels/store', you are not a trusted user.
...
```
这是 Nix 的安全限制,只有可信用户才能正常使用这里设置好的 substituters所以我们还需要将自己的用户添加到可信列表中。在任一 NixOS Module 中添加如下配置:
```nix{3-4}
{
# 省略若干配置...
nix.settings.trusted-users = [ "ryan" ]; # 将自己的用户名添加到可信列表中
# 省略若干配置...
}
```
现在再使用 `sudo nixos-rebuild switch` 应用配置即可生效,后续所有的包都会优先从国内镜像源查找缓存。
## 通过本地 HTTP 代理加速包下载 {#use-local-http-proxy-to-speed-up-nix-package-download}
虽然前面提到了,旁路由可以完全解决 NixOS 的包下载速度问题,但是旁路由的配置比较麻烦,而且经常需要额外的软路由设备支持。
更多的用户会希望能直接通过本机运行的 HTTP 代理来加速包下载,这里介绍下怎么设置。
直接在 Terminal 中使用 `export HTTPS_PROXY=http://127.0.0.1:7890` 这类方式是无法生效的,因为 nix 实际干活的是一个叫 `nix-daemon` 的后台进程,而不是直接在 Terminal 中执行的命令。
要让 nix-daemon 使用代理,需要修改它的 systemd 配置,方法如下:
```bash
sudo mkdir /run/systemd/system/nix-daemon.service.d/
cat << EOF >/run/systemd/system/nix-daemon.service.d/override.conf
[Service]
Environment="http_proxy=socks5h://localhost:7891"
Environment="https_proxy=socks5h://localhost:7891"
Environment="all_proxy=socks5h://localhost:7891"
EOF
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart nix-daemon
```
使用此方案,每次重启系统可能都需要重新执行一遍上述命令,因为 `/run` 目录是临时文件系统,重启后会被清空。
## 参考
- [roaming laptop: network proxy configuration - NixOS/nixpkgs](https://github.com/NixOS/nixpkgs/issues/27535#issuecomment-1178444327)