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01-NixOS安装与声明式配置

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NixOS 安装与声明式配置

NixOS 是一个基于 Nix 包管理器的声明式 Linux 发行版。它以函数式包管理、原子升级和系统可复现性著称。本章覆盖 NixOS 安装流程、configuration.nix 基础、nixos-rebuild 命令、系统代际管理和 Nix 包管理器在其他发行版上的使用。

1. 资源链接

资源链接
NixOS 官网https://nixos.org/
NixOS 下载https://nixos.org/download
Nix 包搜索https://search.nixos.org/packages
NixOS 选项搜索https://search.nixos.org/options
NixOS Wikihttps://nixos.wiki/
Nix Pills 教程https://nixos.org/guides/nix-pills/
清华大学 Nix 镜像https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/nix/
中科大 Nix 镜像https://mirrors.ustc.edu.cn/nix-channels/store/

2. NixOS 核心理念

2.1 与其他发行版的区别

传统发行版（Arch/Debian/RHEL）：
 sudo apt install nginx → 修改 /etc/nginx/...
 sudo vim /etc/nginx/nginx.conf → 手动编辑配置
 系统状态 = 一系列累积的变更，难以复现

NixOS：
 /etc/nixos/configuration.nix ← 定义整个系统
 services.nginx.enable = true;
 services.nginx.virtualHosts."example.com" = { ... };
 sudo nixos-rebuild switch
 → 系统状态完全由配置文件决定，可复现、可版本控制

2.2 关键特性

特性说明
声明式配置整个系统用一个配置文件描述
原子升级升级失败自动回滚，系统要么完全升级要么不变
代际管理每次变更产生一个 generation，可从 GRUB 选择启动
多版本共存同一个包的多个版本可以同时存在
可复现相同配置 + 相同 nixpkgs = 完全相同的系统
非 FHS不使用 /usr/bin、/lib 等标准目录结构
垃圾回收未使用的包可被回收释放空间

2.3 Nix Store

# 所有包都安装在 /nix/store/ 中
ls /nix/store/
# 每个路径都是内容寻址的哈希 + 包名
# 如: /nix/store/abc123...-nginx-1.24.0/
 
# 用户环境是 /nix/store/ 中文件的符号链接集合
which nginx
# /run/current-system/sw/bin/nginx → /nix/store/.../bin/nginx

3. NixOS 安装流程

3.1 下载镜像

# 官方下载
# https://nixos.org/download
 
# 或从清华镜像下载
wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/nixos/latest-iso/nixos-gnome-24.11-x86_64-linux.iso
wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/nixos/latest-iso/nixos-minimal-24.11-x86_64-linux.iso
 
# 验证
sha256sum nixos-*.iso

3.2 启动到安装环境

# 制作启动盘
sudo dd bs=4M if=nixos-minimal-24.11-x86_64-linux.iso of=/dev/sdb conv=fsync oflag=direct status=progress
 
# 启动后进入 root shell（无密码）

3.3 网络配置

# 有线网络（通常自动获取）
ip addr show
 
# 无线网络
wpa_passphrase "SSID" "password" >> /etc/wpa_supplicant.conf
wpa_supplicant -B -i wlan0 -c /etc/wpa_supplicant.conf
dhcpcd wlan0
 
# 使用 systemd-networkd
sudo systemctl start wpa_supplicant
wpa_cli

3.4 分区（UEFI + GPT）

# 查看磁盘
lsblk
 
# 分区（以 /dev/nvme0n1 为例）
sudo parted /dev/nvme0n1 -- mklabel gpt
sudo parted /dev/nvme0n1 -- mkpart ESP fat32 1MiB 512MiB
sudo parted /dev/nvme0n1 -- set 1 esp on
sudo parted /dev/nvme0n1 -- mkpart primary 512MiB 100%
 
# 格式化
sudo mkfs.fat -F 32 /dev/nvme0n1p1
sudo mkfs.ext4 /dev/nvme0n1p2
 
# 或使用 Btrfs + 子卷（高级）
# sudo mkfs.btrfs /dev/nvme0n1p2
# sudo mount /dev/nvme0n1p2 /mnt
# sudo btrfs subvolume create /mnt/@
# sudo btrfs subvolume create /mnt/@home
# sudo umount /mnt
 
# 挂载
sudo mount /dev/nvme0n1p2 /mnt
sudo mkdir -p /mnt/boot
sudo mount /dev/nvme0n1p1 /mnt/boot
 
# 如果是 Btrfs:
# sudo mount -o subvol=@,compress=zstd /dev/nvme0n1p2 /mnt
# sudo mkdir -p /mnt/{boot,home}
# sudo mount -o subvol=@home,compress=zstd /dev/nvme0n1p2 /mnt/home
# sudo mount /dev/nvme0n1p1 /mnt/boot

3.5 生成初始配置

# 生成基础配置文件
sudo nixos-generate-config --root /mnt
 
# 查看生成的配置
cat /mnt/etc/nixos/configuration.nix
cat /mnt/etc/nixos/hardware-configuration.nix

3.6 编辑 configuration.nix 基本配置

sudo vim /mnt/etc/nixos/configuration.nix
{ config, pkgs, ... }:
 
{
 imports = [ ./hardware-configuration.nix ];
 
 # ===== 引导 =====
 boot.loader.systemd-boot.enable = true;
 boot.loader.efi.canTouchEfiVariables = true;
 boot.loader.timeout = 3;
 
 # ===== 网络 =====
 networking.hostName = "nixos";
 networking.networkmanager.enable = true;
 # 或使用 systemd-networkd
 # networking.useNetworkd = true;
 
 # ===== 时区 =====
 time.timeZone = "Asia/Shanghai";
 
 # ===== 语言 =====
 i18n.defaultLocale = "en_US.UTF-8";
 i18n.extraLocaleSettings = {
 LC_TIME = "zh_CN.UTF-8";
 LC_MEASUREMENT = "zh_CN.UTF-8";
 };
 
 # ===== 控制台 =====
 console.keyMap = "us";
 # console.font = "Lat2-Terminus16";
 
 # ===== 用户 =====
 users.users.root.hashedPassword = ""; # 暂时空密码，安装后修改
 users.users.nixos = {
 isNormalUser = true;
 extraGroups = [ "wheel" "networkmanager" ];
 initialPassword = "changeme";
 };
 
 # ===== 包管理器 =====
 nix.settings.substituters = [
 "https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/nix-channels/store"
 "https://cache.nixos.org"
 ];
 
 # ===== 基础包 =====
 environment.systemPackages = with pkgs; [
 vim
 git
 curl
 wget
 htop
 tmux
 ];
 
 # ===== 服务 =====
 services.openssh.enable = true;
 # services.openssh.settings.PermitRootLogin = "no";
 # services.openssh.settings.PasswordAuthentication = false;
 
 # ===== 安全 =====
 security.sudo.enable = true;
 security.sudo.wheelNeedsPassword = true;
 
 # ===== 系统版本 =====
 system.stateVersion = "24.11"; # 不要修改
}

3.7 安装并重启

# 安装 NixOS
sudo nixos-install
 
# 设置 root 密码（如果 configuration.nix 中未设置）
# 安装过程会提示
 
# 重启
reboot
 
# 登录后用创建的用户登录
# 修改密码
passwd
 
# 立即更新
sudo nixos-rebuild switch --upgrade

4. configuration.nix 基础语法

4.1 配置文件结构

{ config, lib, pkgs, ... }: # 函数参数
 
{
 imports = [ # 导入其他模块
 ./hardware-configuration.nix
 ./modules/nginx.nix
 ];
 
 # 所有配置项都是 attribute set
 # 使用 . 访问嵌套属性
 services.nginx.enable = true;
 
 # 列表
 environment.systemPackages = with pkgs; [
 package1
 package2
 ];
}

4.2 常用配置项速查

# ===== 用户 =====
users.users.alice = {
 isNormalUser = true;
 extraGroups = [ "wheel" "docker" ];
 openssh.authorizedKeys.keys = [
 "ssh-ed25519 AAAA..."
 ];
 packages = with pkgs; [
 firefox
 ];
};
 
# ===== 桌面环境 =====
# GNOME
services.xserver.enable = true;
services.xserver.displayManager.gdm.enable = true;
services.xserver.desktopManager.gnome.enable = true;
 
# KDE Plasma
services.xserver.enable = true;
services.xserver.displayManager.sddm.enable = true;
services.xserver.desktopManager.plasma5.enable = true;
 
# 或（NixOS 24.11+）
services.desktopManager.plasma6.enable = true;
 
# Hyprland
programs.hyprland.enable = true;
 
# ===== 字体 =====
fonts.packages = with pkgs; [
 noto-fonts
 noto-fonts-cjk-sans
 noto-fonts-emoji
 wqy_microhei
 jetbrains-mono
];
 
# ===== 中文输入法（Fcitx5）=====
i18n.inputMethod = {
 enabled = "fcitx5";
 fcitx5.addons = with pkgs; [ fcitx5-chinese-addons ];
};
 
# ===== 声音 =====
# PipeWire（推荐）
services.pipewire.enable = true;
services.pipewire.alsa.enable = true;
services.pipewire.pulse.enable = true;
services.pipewire.jack.enable = true;
# 或 PulseAudio
# hardware.pulseaudio.enable = true;
 
# ===== 蓝牙 =====
hardware.bluetooth.enable = true;
hardware.bluetooth.powerOnBoot = true;
 
# ===== 打印机 =====
services.printing.enable = true;
services.avahi.enable = true;
services.avahi.nssmdns = true;

5. nixos-rebuild 命令

5.1 基本用法

# 构建并切换到新配置（最常用）
sudo nixos-rebuild switch
 
# 构建但不切换（下次重启生效）
sudo nixos-rebuild boot
 
# 只构建，不改变系统
sudo nixos-rebuild build
 
# 构建并切换，同时更新 nixpkgs
sudo nixos-rebuild switch --upgrade
 
# 测试配置（不实际构建）
sudo nixos-rebuild dry-build
 
# 显示构建计划
sudo nixos-rebuild dry-activate
 
# 仅构建 VM 镜像
sudo nixos-rebuild build-vm

5.2 使用 Flakes（推荐）

# 在配置目录初始化 flake
cd /etc/nixos
sudo nix flake init
 
# 使用 flake 构建
sudo nixos-rebuild switch --flake /etc/nixos#hostname
 
# 指定 flake 路径
sudo nixos-rebuild switch --flake github:user/repo#hostname
 
# 仅构建
nixos-rebuild build --flake .#hostname

6. 代际管理（Generations）

6.1 查看代际

# 列出所有系统代际
sudo nix-env --list-generations --profile /nix/var/nix/profiles/system
 
# 或
nixos-rebuild list-generations
 
# 查看当前代际
readlink /run/current-system
 
# 查看用户代际
nix-env --list-generations

6.2 回滚

# 回滚到上一个代际
sudo nixos-rebuild switch --rollback
 
# 回滚到指定代际
sudo nix-env --switch-generation <N> --profile /nix/var/nix/profiles/system
/run/current-system/bin/switch-to-configuration switch
 
# 从 GRUB 回滚（启动时选择旧代际）
# 在 GRUB 菜单中选择 "NixOS - Generation X"

6.3 垃圾回收

# 删除旧代际（保留最近 N 个）
sudo nix-collect-garbage --delete-older-than 30d
 
# 清理所有未被引用的路径
sudo nix-collect-garbage -d
 
# 查看可以删除的空间
nix-store --gc --print-roots
 
# 彻底清理
sudo nix-store --optimise
sudo nix-collect-garbage

7. Nix 包管理器在其他发行版上的使用

7.1 单用户安装

# 在 Arch/Debian/RHEL 等发行版上安装 Nix
sh <(curl -L https://nixos.org/nix/install) --no-daemon
 
# 或使用 Determinate Systems 安装脚本（推荐）
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf -L https://install.determinate.systems/nix | sh -s -- install
 
# 验证
nix --version

7.2 多用户安装（推荐）

sh <(curl -L https://nixos.org/nix/install) --daemon
 
# 将用户加入 nix-users 组
sudo usermod -aG nix-users $USER

7.3 基本使用

# 搜索包
nix search nixpkgs python
 
# 临时试用包
nix shell nixpkgs#python3 nixpkgs#nodejs
# 输入 exit 退出
 
# 用特定包运行命令
nix run nixpkgs#cowsay -- "Hello Nix"
 
# 安装包到用户 profile
nix profile install nixpkgs#python3
 
# 删除包
nix profile remove python3
 
# 查看已安装
nix profile list
 
# 更新所有
nix profile upgrade '.*'

7.4 使用 nix-shell 创建临时环境

# 创建 shell.nix（见 [[../nix/02-Nix语言与flake|Nix 语言与 Flake]]）
nix-shell -p python3 nodejs
 
# 从文件创建
nix-shell shell.nix

8. 常见问题

问题原因解决方案
error: file 'nixpkgs' was not foundnixpkgs 通道未配置nix-channel --add https://nixos.org/channels/nixpkgs-unstable nixpkgs
构建慢/下载慢未使用中国镜像添加 tuna 镜像作为 substituter
disk full in /nix/store旧代际积累过多sudo nix-collect-garbage -d
安装后无网络NetworkManager 未启用networking.networkmanager.enable = true
字体渲染问题字体配置未写好参见 fonts.packages 配置

9. 推荐工作流

初始安装：
 1. 下载 ISO → 分区 → nixos-generate-config
 2. 编辑 configuration.nix → nixos-install

日常维护：
 1. vim /etc/nixos/configuration.nix
 2. sudo nixos-rebuild switch
 3. 如失败 → sudo nixos-rebuild switch --rollback
 4. sudo nix-collect-garbage -d（定期）

版本管理：
 1. 将 /etc/nixos/ 目录纳入 git
 2. 每次更改前 git commit
 3. 勇敢实验，随时回滚

10. 相关资源

关系图谱

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