NixOS & Flakes Book

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flake.nix 配置详解 ​

上面我们创建了一个 flake.nix 文件并通过它来管理系统配置，但你对它的结构还是一头雾水，下面我们来详细解释一下这个文件的内容。

1. flake inputs ​

首先看看其中的 inputs 属性，它是一个 attribute set，其中定义了这个 flake 的所有依赖项，这些依赖项会在被拉取后，作为参数传递给 outputs 函数：

nix
{
  inputs = {
    # NixOS 官方软件源，这里使用 nixos-24.11 分支
    nixpkgs.url = "github:NixOS/nixpkgs/nixos-24.11";
  };

  outputs = { self, nixpkgs, ... }@inputs: {
    # 省略掉前面的配置......
  };
}

inputs 中的每一项依赖有许多类型与定义方式，可以是另一个 flake，也可以是一个普通的 Git 仓库，又或者一个本地路径。 Flakes 的其他玩法 - Flake 的 inputs 中详细介绍了常见的依赖项类型与定义方式。

这里我们只定义了 nixpkgs 这一个依赖项，使用的是 flake 中最常见的引用方式，即github:owner/name/reference，这里的 reference 可以是分支名、commit-id 或 tag。

nixpkgs 在 inputs 中被定义后，就可以在后面的 outputs 函数的参数中使用此依赖项中的内容了，我们的示例中正是这么干的。

2. flake outputs ​

再来看看 outputs，它是一个以 inputs 中的依赖项为参数的函数，函数的返回值是一个 attribute set，这个返回的 attribute set 即为该 flake 的构建结果：

nix
{
  description = "A simple NixOS flake";

  inputs = {
    # NixOS 官方软件源，这里使用 nixos-24.11 分支
    nixpkgs.url = "github:NixOS/nixpkgs/nixos-24.11";
  };

  outputs = { self, nixpkgs, ... }@inputs: {
    # hostname 为 my-nixos 的主机会使用这个配置
    nixosConfigurations.my-nixos = nixpkgs.lib.nixosSystem {
      system = "x86_64-linux";
      modules = [
        ./configuration.nix
      ];
    };
  };
}

flake 有很多的用途，也可以有很多不同类型的 outputs，Flake 的 outputs 一节有更详细的介绍。这里我们只用到了 nixosConfigurations 这一类型的 outputs，它用于配置 NixOS 系统。

在我们运行 sudo nixos-rebuild switch 命令时，它会从 /etc/nixos/flake.nix 的 outputs 函数返回值中查找 nixosConfigurations.my-nixos （其中的 my-nixos 将会是你当前系统的 hostname）这一属性，并使用其中的定义来配置你的 NixOS 系统。

实际我们也可以自定义 flake 的位置与 NixOS 配置的名称，而不是使用默认值。只需要在 nixos-rebuild 命令后面添加 --flake 参数即可，一个例子：

nix
sudo nixos-rebuild switch --flake /path/to/your/flake#your-hostname

上述命令中的 --flake /path/to/your/flake#your-hostname 参数简要说明如下：

  1. /path/to/your/flake 为目标 flake 的位置，默认会使用 /etc/nixos/ 这个路径。
  2. # 是一个分隔符，其后的 your-hostname 则是 NixOS 配置的名称。nixos-rebuild 默认会以你当前系统的 hostname 为配置名称进行查找。

你甚至能直接引用一个远程的 GitHub 仓库作为你的 flake 来源，示例如下：

nix
sudo nixos-rebuild switch --flake github:owner/repo#your-hostname

3. outputs 函数的特殊参数 self ​

虽然我们前面并未提到，但是前面的所有示例代码中，outputs 函数都还有一个特殊的参数self，这里我们简单介绍一下它的作用。

nix flake - Nix Manual 对其的描述是：

The special input named self refers to the outputs and source tree of this flake.

所以说 self 是当前 flake 的 outputs 函数的返回值，同时也是当前 flake 源码的文件夹路径（source tree）。

这里我们并未使用到 self 这个参数，在后面一些更复杂的例子（或者你网上搜到的一些配置）中，我们会看到 self 的用法。

注意：你可能会在一些代码中看到，有人会使用 self.outputs 来引用当前 flake 的输出，这确实是可行的，但 Nix Manual 并未对其做任何说明，属于是 flake 的内部实现细节，不建议在你自己的代码中使用！

4. nixpkgs.lib.nixosSystem 函数的简单介绍 ​

一个 Flake 可以依赖其他 Flakes，从而使用它们提供的功能。

默认情况下，一个 flake 会在其每个依赖项（即 inputs 中的每一项）的根目录下寻找 flake.nix 文件并懒惰求值（lazy evaluation）它们的 outputs 函数，接着将这些函数返回的 attribute sets 作为参数传递给它自身的 outputs 函数，这样我们就能在当前 flake 中使用它所依赖的其他 flakes 提供的功能了。

更精确地说，对每个依赖项的 outputs 函数的求值都是懒惰（lazy）的，也就是说，一个 flake 的 outputs 函数只有在被真正使用到的时候才会被求值，这样就能避免不必要的计算，从而提高效率。

上面的描述可能有点绕，我们还是结合本节中使用的 flake.nix 示例来看看这个过程。我们的 flake.nix 声明了 inputs.nixpkgs 这个依赖项，因此 nixpkgs/flake.nix 会在我们执行 sudo nixos-rebuild switch 这个命令时被求值。从 Nixpkgs 仓库的源码中能看到它的 flake outputs 定义中有返回 lib 这个属性，我们的例子中就使用了 lib 属性中的 nixosSystem 这个函数来配置我们的 NixOS 系统：

nix
{
  inputs = {
    # NixOS 官方软件源，这里使用 nixos-24.11 分支
    nixpkgs.url = "github:NixOS/nixpkgs/nixos-24.11";
  };

  outputs = { self, nixpkgs, ... }@inputs: {
    nixosConfigurations.my-nixos = nixpkgs.lib.nixosSystem {
      system = "x86_64-linux";
      modules = [
        ./configuration.nix
      ];
    };
  };
}

nixpkgs.lib.nixosSystem 后面跟的 attribute set 就是该函数的参数，我们这里只设置了两个参数：

  1. system: 这个很好懂，就是系统架构参数。
  2. modules: 此函数是一个 modules 的列表，NixOS 的实际系统配置都定义在这些 modules 中。

/etc/nixos/configuration.nix 这个配置文件本身就是一个 Nixpkgs Module，因此可以直接将其添加到 modules 列表中使用。

新手阶段了解这些就足够了，探究 nixpkgs.lib.nixosSystem 函数的具体实现需要对 Nixpkgs 的模块系统有一定的了解。读者可以在学习了模块化 NixOS 配置 一节后，再回过头来从 nixpkgs/flake.nix 中找到 nixpkgs.lib.nixosSystem 的定义，跟踪它的源码，研究其实现方式。