Почему вам стоит попробовать Nix

Введение

Добро пожаловать на первую пилюлю из цикла «Nix в пилюлях». Nix — это чистый функциональный пакетный менеджер и система развёртывания для POSIX-совместимых ОС.

Есть немало материалов, посвящённых Nix, NixOS и связанным проектам. И, возможно, вы даже не стали бы их читать, так что цель этой статьи — убедить вас попробовать Nix. Установка NixOS не потребуется, но иногда я буду ссылаться на NixOS, как на реальный пример операционной системы, построенной на базе Nix.

Почему появился этот цикл?

Руководства по Nix, Nixpkgs и NixOS вместе с вики — великолепные ресурсы, объясняющие как устроены Nix/NixOS, как их использовать, и насколько крутые штуки можно делать с их помощью.

Цель этих статей — дополнить существующие документы чуть менее формальными объяснениями.

А теперь давайте познакомимся с Nix. Пилюли бывают горькими, поэтому постараемся закончить всё как можно быстрее.

Когда пакетный менеджер — не чистый функциональный

Большинство, если не все, популярные пакетные менеджеры (dpkg, rpm, …) изменяют глобальное состояние системы. Установив пакет foo-1.0 в каталог /usr/bin/foo, вы не сможете установить туда же новую версию foo-1.1, т.к. имя исполняемого файла будет одно и то же. Впрочем, его изменение может ввести в заблуждение пользователей.

Есть разные способы избежать этой проблемы. Скажем, Debian частично решает её с помощью системы альтернатив.

Поэтому в теории можно установить несколько версий одного пакета, но на практике этот опыт может быть болезненным.

Скажем, вам нужен сервис nginx и — кроме него — сервис nginx-openresty. Вы должны создать новый пакет, и поменять в нём все пути, например, добавив к ним суффикс -openresty.

Или, представим, вам надо запустить разные версии mysql: 5.2 и 5.5. Возникнет та же свистопляска с путями, что и в предыдущем случае. Кроме того, вам надо будет убедиться, что разные версии библиотеки mysqlclient не конфликтуют друг с другом.

Такая ситуация может возникнуть, и в этом случае справиться с ней будет очень непросто. А если вы захотите установить два различных программных стека, скажем, GNOME 3.10 и GNOME 3.13, вам можно только посочувствовать.

Администраторы скажут: вы можете использовать контейнеры. Типичный подход в наши дни — создать контейнер для каждого сервиса, особенно, если речь идёт о разных версиях. Подход в какой-то степени решает проблему, но на другом уровне и с другими побочными эффектами. Скажем, вам потребутся средства оркестрации, настройка общего кэша пакетов и новые машины для мониторинга всего этого счастья — вместо пары простых сервисов.

Разработчики скажут: вы можете использовать virtualenv для python, или jhbuild для gnome, или что-то подобное для других языков. Но как вы смешаете разные стеки? Как вам избежать перекомпиляции исходников, если их надо сделать общими для нескольких проектов? А ещё вам придётся настроить инструменты разработки, чтобы они загружали библиотеки из правильных каталогов. И, наконец, всегда остаётся риск, что часть софта некорректно работает с системными библиотеками.

В общем, проблем много. Nix решает эти проблемы на уровне пакетов, и решает их хорошо. Один инструмент — чтобы управлять всеми пакетами¹.

Когда пакетный менеджер — чистый функциональный

Nix не делает никаких предположений о глобальном состоянии системы. У такого подхода есть много преимуществ, но, конечно, есть и недостатки. Сердцем системы Nix является хранилище, обычно расположенное в /nix/store, а также кое-какие инструменты для работы с ним. В Nix вместо понятия пакет существует понятие деривация² (derivation). Для новичков различия между ними кажутся слишком тонкими, поэтому я буду использовать эти слова, как синонимы.

Деривации/пакеты находятся в хранилище Nix в подкаталогах, чьи имена соответствуют формату /nix/store/hash-name, где хэш (hash) — уникальный идентификатор деривации (с некоторыми оговорками, на которые мы не будет отвлекаться), а имя (name) — её имя.

Например, взглянем, на деривацию bash: /nix/store/s4zia7hhqkin1di0f187b79sa2srhv6k-bash-4.2-p45/. Это каталог в хранилище Nix, где находится утилита bin/bash.

Фактически это значит, что в системе нет никакой глобальной оболочки, а есть только эта конкретная версия в одном из каталогов хранилища. То же касается и других утилит, да и вообще всего. Чтобы утилиты можно было вызывать из командной строки, Nix следит за тем, чтобы в переменной PATH были правильные пути.

В итоге у нас есть хранилище всех пакетов (разные версии пакетов хранятся в разных каталогах), и всё, что там есть — менять нельзя.

В системе нет даже кэша ldconfig, так что вы вправе спросить: как в таком случае bash находит libc?

$ ldd  `which bash`
libc.so.6 => /nix/store/94n64qy99ja0vgbkf675nyk39g9b978n-glibc-2.19/lib/libc.so.6 (0x00007f0248cce000)

Оказывается, когда bash был собран, он был собран с конкретной версией glibc из хранилища Nix, и при запуске он загружает именно эту версию glibc.

Пусть вас не смущает номер версии в имени деривации: это имя для нас, людей. Можно создать две деривации с одним и тем же именем, но разными хэшами: значение имеет только хэш.

Для чего все эти сложности? Благодаря им, теперь можно запускать mysql 5.2 с glibc-2.18 и mysql 5.5 с glibc-2.19. Можно использовать модуль c python 2.7, собранным gcc 4.6 и тот же самый модуль — с python 3, собранным gcc 4.8, в одной и той же системе.

Никакого больше геморроя с зависимостями и даже никакого алгоритма разрешения зависимостей. Прямые зависимости дериваций от других дериваций.

Администраторы скажут: если вам нужна старая версия PHP для одного приложения, но вы хотите обновить всю остальную систему, это можно сделать безболезненно.

Разработчики скажут: если вы хотите разрабатывать webkit и с llvm 3.4, и с llvm 3.3, это можно сделать безболезненно.

Изменяемое против неизменного

При обновлении библиотеки большинство пакетных менеджеров просто перезаписывают файл в каталоге. Потом все приложения просто запускаются с новой версией. Ненадёжно, но кого это волнует? В конце концов, все приложения динамически ссылаются на libc6.so.

Поскольку деривации Nix неизменны (иммутабельны), обновление библиотеки наподобие glibc требует перекомпиляции всех приложений, потому что путь к glibc в хранилище Nix зависит от версии.

Как же нам быть с обновлениями безопасности? В Nix есть несколько трюков (всё ещё чистых), чтобы справиться с этой проблемой, но к ним мы вернёмся позже.

Другая проблема заключается в том, что софт, который рассчитывает на глобальные пути, не так то и просто заставить работать в Nix.

Для примера возьмём Firefox. В большинстве системы вы устанавливаете flash, и он просто начинает работать, потому что Firefox ищет плагины по глобальному пути.

В Nix не существует никого глобального пути для плагинов. Firefox должен точно знать, где находится flash. Мы справляемся с этой проблемой, создавая для Firefox особое окружение, позволяющее найти flash в хранилище Nix. Придётся создать новую деривацию Firefox: это займёт несколько секунд, и сделает настройку чуть более сложной.

Зато вам больше не нужны скрипты обновления/удаления ваших данных. В этом просто нет смысла, потому что не бывает дериваций, которые можно было бы обновлять. В Nix вы переключаетесь на другой софт со своим собственным набором зависимостей, но при этом нет никаких обновлений или удалений.

Если изменился формат данных, то миграция на новый формат — отвественность автора программы.

Заключение

Nix позволяет гибко управлять сборкой программ, делая их настолько воспроизводимыми (идентичными), насколько это вообще возможно. Кроме того, из-за природы Nix, разворачивать приложения в облаке настолько просто, что в мире Nix все инструменты контейнеризации и оркестрации безнадёжно устарели по сравнению с NixOps.

Тем не менее, Nix пока не справляется с динамической компоновкой при работе программ, или с заменой низкоуровневых библиотек, из-за того, что всё это требует перекомпиляции.

Звучит пугающе, но на практике NixOS нормально работает и на сервере, и на десктопе. Да, некоторые архитектурные проблемы ждут своего решения, но всему своё время.

Взглянув на Nixpkgs (ссылка на github) — репозиторий всего существующего софта, построенный с нуля, с непривычным подходом, с небольшим количеством основных разработчиков, но с растущим год от года вкладом сообщества, мы должны признать, что он вышел из стадии эксперимента и находится в прекрасной рабочей форме. Он стоит потраченного на него времени.

В следующей пилюле

…мы установим Nix в вашу систему (предположительно GNU/Linux, но подойдёт и OSX), и начнём его изучать.