Flakes 简介

Flakes 实验特性是 Nix 项目的一项重大进展，它引入了一种管理 Nix 表达式之间的依赖关系的策略，提高了 Nix 生态系统中的可复现性、可组合性和可用性。 虽然 Flakes 仍然是一个试验性的功能，但已经被 Nix 社区广泛采用。^[1]

Flakes 特性是 Nix 项目中最有意义的变化之一。^[2]

简单的说，如果你写过点 JavaScript/Go/Rust/Python，那你应该对 package.json/go.mod/Cargo.toml/pyproject.toml 这些文件不陌生， 在这些编程语言中，这些文件用来描述软件包之间的依赖关系，以及如何构建项目。 同样的，这些编程语言的包管理器还通过 package-lock.json/go.sum/Cargo.lock/poetry.lock 这些文件来锁定依赖的版本，以保证项目的可复现性。

Flakes 就是从上述这类编程语言的包管理器中借鉴了一些思想，以提高 Nix 生态系统中的可复现性、可组合性和可用性。 Flakes 提供了 flake.nix，它类似 package.json，用来描述 Nix 包之间的依赖关系，以及如何构建项目。 同时它还提供了 flake.lock，这是一个类似 package-lock.json 的文件，用来锁定依赖的版本，以保证项目的可复现性。

注意事项 caution

Flakes 带来的好处是显而易见的，整个 NixOS 社区都很喜欢它，目前超过半数的用户已经在大量使用 Flakes^[3]，因此我们可以相当确定 Flakes 不会被废弃。

⚠️但是 Flakes 目前仍然存在一些问题，因此在将它推向稳定的过程中，Nix 可能会引入一些不兼容的改动，这个改动的大小目前还无法确定。

总的来说，我仍然推荐大家使用 Flakes，毕竟这本书本身也是围绕 NixOS 与 Flakes 编写的，但是也要做好准备——未来可能需要解决一些不兼容变更带来的问题。

Flakes 与传统的 Nix

Nix 于 2020 年推出了 nix-command & flakes 两个新特性，它们提供了全新的命令行工具、标准的 Nix 包结构定义、类似 cargo/npm 的 flake.lock 版本锁文件等等。这两个特性极大地增强了 Nix 的能力，因此虽然至今（2023/5/5）它们仍然是实验性特性，但是已经被 Nix 社区广泛使用。

但由于 nix-command & flakes 仍然是实验性特性，官方文档基本不包含任何介绍它们的内容，同时社区关于 Flakes 的文档也相当分散且不完整。 但是从可复现、易于管理维护的角度讲，旧的 Nix 包结构与命令行工具已经不推荐使用了，因此本书也不会介绍旧的 Nix 包结构与命令行工具的使用方法，也建议新手直接忽略掉这些旧的内容，从 nix-command & flakes 学起。

这里列举下在 nix-command & flakes 中已经不需要用到的旧的 Nix 命令行工具与相关概念，在查找资料时，如果看到它们直接忽略掉就行：

1. nix-channel: 与 apt/yum/pacman 等其他 Linux 发行版的包管理工具类似，传统的 Nix 也以 stable/unstable/test 等 channel 的形式来管理软件包的版本，可通过此命令修改 Nix 的 channel 信息。
   1. Nix Flakes 在 flake.nix 中通过 inputs 声明依赖包的数据源，通过 flake.lock 锁定依赖版本，完全取代掉了 nix-channel 的功能。
2. nix-env: 用于管理用户环境的软件包，是传统 Nix 的核心命令行工具。它从 nix-channel 定义的数据源中安装软件包，所以安装的软件包版本受 channel 影响。
   1. 通过 nix-env 安装的包不会被自动记录到 Nix 的声明式配置中，是完全脱离掌控的，无法在其他主机上复现，因此不推荐使用。
   2. 在 Nix Flakes 中对应的命令为 nix profile，我个人也不太推荐直接使用它.
3. nix-shell: nix-shell 用于创建一个临时的 shell 环境
   1. 这玩意儿可能有点复杂了，因此在 Nix Flakes 中它被拆分成了三个子命令 nix develop, nix shell 以及 nix run，我们会在「构建开发环境」一章详细介绍这三个命令。
4. nix-build: 用于构建 Nix 包，它会将构建结果放到 /nix/store 路径下，但是不会记录到 Nix 的声明式配置中。
   1. 在 Nix Flakes 中对应的命令为 nix build
5. nix-collect-garbage: 垃圾回收指令，用于清理 /nix/store 中未被使用的 Store Objects.
   1. 在 Nix Flakes 中对应的命令为 nix store gc --debug.
6. 以及其他使用地较少的命令，就不一一列出了.
   1. 详细的命令对比列表可以看看 Try to explain nix commands

可能也就 nix-env -qa 这个命令偶尔还会有些用了，它返回当前系统下安装的所有软件包。

Flakes 入门

我就不多介绍了，请直接参考如下文档：

• Nix Flakes, Part 1: An introduction and tutorial (Eelco Dolstra, 2020)
• Nix Flakes, Part 2: Evaluation caching (Eelco Dolstra, 2020)
• Nix Flakes, Part 3: Managing NixOS systems (Eelco Dolstra, 2020)
• Practical Nix Flakes

Flakes 何时会成为稳定特性？

我深入了解了下 Flakes 现状与未来计划相关的资料，大概有这些：

• [RFC 0136] A Plan to Stabilize Flakes and the New CLI Incrementally: 一份渐进式地将 Flakes 与 new CLI 两个实验性特性推向稳定的 RFC，已 Merge.
• CLI stabilization effort: 一份追踪 New CLI 稳定化工作进度的 Issue.
• Why are flakes still experimental? - NixOS Discourse: 最近的一次关于 Flakes 稳定性的讨论，可以看到大家的疑惑，以及社区对 Flakes 的态度。
• Flakes are such an obviously good thing - Graham Christensen: NixOS 社区成员的文章，记录了他对 Flakes 的看法，以及对社区当初添加 Flakes 特性时的不当举措的懊悔。
• teaching Nix 3 CLI and Flakes #281 - nix.dev: 社区关于是否应该在 NixOS 官方文档中介绍 Flakes 的讨论，当前结论是官方文档不应该推广使用 unstable 功能。
• Draft: 1 year roadmap - NixOS Foundation: NixOS Fundation 的一份 Roadmap，其中提到了 Flakes 的计划：Stabilize flakes and release Nix 3.0. Flakes are widely used (there are more GitHub repos being created with a flake.nix than a default.nix) but they’re still marked as experimental, which is not a good situation. The same applies to the new nix CLI.

读完上述内容后，个人猜测，Flakes 可能会在未来一两年内成为稳定特性。

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1. Flakes - NixOS Wiki ↩︎

2. Flakes are such an obviously good thing ↩︎

3. Draft: 1 year roadmap - NixOS Foundation ↩︎