文章介绍 Nix 包管理工具的实验性功能 Nix flakes

本文由 Tyler Langlois 投稿

Nix flakes 是 Nix 包管理工具的一项实验性功能，旨在以更加自包含、可复现的方式构建项目。尽管该功能仍处于实验阶段，但越来越多的开源项目开始发布 flake.nix 文件，借此提供预定义的开发环境和构建自动化，即便这些仓库可能并未为 NixOS Linux 发行版提供上游软件包或模块。虽然 Nix flakes 的历史颇为曲折，稳定化之路也尚不明朗，但对于选择引入 flakes 的项目而言，它确实能提供有用的能力。

flakes 的承诺在于为获取和构建软件提供可靠且可复现的方法。假设某个开源项目想为 Linux 用户提供一种简便的方式来搭建其软件的开发环境。各发行版往往使用不同版本的编程语言、库等，这意味着 Debian 13 上的用户与 Fedora 45 上的用户所拥有的软件版本会略有差异。有些依赖甚至根本没有被打包进发行版。这对所有相关方来说都是件头疼的事。

项目可以通过发布一个 Nix flake 来避免这一烦恼：该 flake 固定其依赖的版本，让每位用户无论运行哪个发行版都能安装相同的软件。最终用户通常只需一个本地（且配置正确）的 Nix 安装以及极少（甚至没有）其他工具链要求，就能可靠地安装依赖、构建项目并运行测试。

flakes 用 Nix 语言编写，主要由 Nix 包管理器使用。虽然 NixOS 可以通过 nixos-rebuild 等工具使用 flakes，但 flakes 独立于 NixOS 运作。flake.nix 文件是 flakes 工作机制的核心：这些文件包含以类 URL 远程资源（通常是软件仓库）形式定义的 inputs，以及 flake 使用者可以使用的 outputs，例如软件包或针对这些包的测试。

一个简单的 flake 可能如下面的 Nix 代码片段所示：

inputs = { nixpkgs.url = "github:NixOS/nixpkgs/nixpkgs-unstable"; }; outputs = { nixpkgs, ... }: { packages.x86_64-linux.hello = nixpkgs.legacyPackages.x86_64-linux.hello; };

legacyPackages 这个名字有点误导性，因为其中的 Nix 包并非字面意义上的遗留包：这个名字是一个兼容性垫片，用于避免 nix flake show 之类的命令在终端中列出超过 100,000 个包的情况。当使用 legacyPackages 而非 packages 时，nix 命令在打印其值时会避免列出所有包，具体如上游文档所述。

在向 flake.nix 文件添加名为 nixpkgs 的 input 后，nix flake lock 会创建一个 flake.lock 文件，将 nixpkgs input 固定到 nixpkgs-unstable 分支所引用的提交对应的 NixOS/nixpkgs 仓库上。就像 Rust 项目中的 Cargo.lock 文件或 Ruby 项目中的 Gemfile.lock 文件一样，flake.lock 这个 JSON 文件将每个 input 锚定到一个具体的上游修订版本。这样做使得 flake 能够一致地引用其依赖，并以一组已知兼容的 inputs 可靠地构建其 outputs。

将 flake 的 inputs 锁定到分支的最新提交是表达上游引用的一种方式，但 flake 引用格式还允许其他几种策略，包括指定特定标签或绝对路径等其他形式。锁定的修订版本会成为仓库的一部分，之后可以用 nix flake update 命令更新（前提是该引用指向的是分支名之类的非具体目标，而非 Git 哈希）。

flake 的 outputs 属性写成一个 Nix 函数。当 Nix 处理 flake.nix 文件时，会先获取 inputs，然后将其传递给 outputs 函数，在那里它才能真正使用来自 nixpkgs 等 inputs 的具体值。在这个例子中，该 flake 只是提供从 nixpkgs-unstable 分支取来的 hello 包。

默认情况下，Nix 假定 inputs 下的每个引用自身都包含自己的 flake.nix，因此也拥有自己的一组 outputs。当在 outputs 函数中引用各个 input（如示例代码中的 nixpkgs.legacyPackages）时，使用的正是这些值。

这个例子演示了如何将软件包打包进 Nix flake，但 flakes 的 outputs 中还有更多顶层属性在出现时可提供其他用途。例如，devShells 提供预置了库和环境变量的开发环境，而 nixosModules 可以导入到 NixOS 配置中使用。nix 命令行工具能识别许多属性作为 flake schema 的一部分，不过在这些约定名称之外，flake 的 outputs 结构是任意的。

锁定的 inputs 是 flakes 的一个重要特性，但另一个可以说同样重要的行为是：flakes 在纯求值模式下进行求值，这意味着默认禁止那些可能改变 Nix 计算值的外部因素。例如，不得读取环境变量，网络访问则通过校验和检查下载的产物来加以限制。虽然可以通过 --impure 标志放宽这一行为，但强制执行它提升了 flake 的可复现性。

需要注意的是，Nix flakes 的某些功能也可以由其他库或工具实现。例如，锁定依赖（类似于 Nix flake 的 input）可以在不使用 flakes 的情况下通过 niv 实现，该项目提供了类似 flake.lock 文件的能力。开发 shell 可由现有的非实验性命令配合 shell.nix 文件来支持。对许多用户而言，Nix flakes 更像是为 inputs、锁文件和 Nix 命令等实用概念提供的一个更通用、更统一的伞状框架。

在源代码仓库中遇到 flake.nix 文件时，该如何使用它？首先，必须安装 nix 工具，并且 Nix flakes

（原文较长，此处译出前 6000 字，完整内容请点「打开原文」。）