NixOS 系列文章目录：
黑色星期五已经过了，相信有一些读者新买了一些特价的 VPS、云服务器等，并且想在 VPS 上安装 NixOS。但是由于 NixOS 的知名度不如 CentOS、Debian、Ubuntu 等老牌 Linux 发行版，几乎没有 VPS 服务商提供预装 NixOS 的磁盘镜像，只能由用户使用以下方法之一手动安装：
- 自行挂载 NixOS 的安装 ISO 镜像，然后手动格盘安装。
由于你可以在 NixOS 安装镜像的环境中随意操作 VPS 的硬盘，这种方法自由度最高，可以任意对硬盘进行分区，指定文件系统格式。但是，使用这种方法前，你的主机商需要在以下三项前提中满足任意一项：
- 主机商直接提供 NixOS 的 ISO 镜像挂载（即使是很老的版本）；
- 主机商允许用户上传自定义 ISO 镜像，此时你可以直接上传一份 NixOS 的安装 ISO；
- 主机商提供启动 netboot.xyz（一个可以通过网络安装多种 Linux 发行版的工具）的方式，并且你的 VPS 内存超过 1GB，有足够空间让 netboot.xyz 将 NixOS 的安装镜像解压到内存中。
我这次就购买了一台内存刚好为 1GB 的 VPS，没有足够内存解压 NixOS 23.05 的镜像，因此无法使用 netboot.xyz 启动 NixOS 安装环境。同时由于我的主机商也不提供自定义镜像功能，我也无法通过光盘启动 NixOS 安装程序。
- 使用 NixOS-Infect 或 NixOS-Anywhere 等工具，直接替换运行在 VPS 上的操作系统。
NixOS-Infect 工具的原理是在本地系统上安装 Nix Daemon，再使用它构建一个完整的 NixOS 系统，最后将原系统的启动项替换成 NixOS 的。由于这种方法不需要在内存中解压 NixOS 的完整安装镜像，这种方法更适合小内存的 VPS。但这种方法的缺点是无法自定义分区结构和文件系统类型。只能使用 VPS 服务商的默认分区配置。对于使用 Btrfs/ZFS 以及 Impermanence 等非标准分区方案/文件系统的用户不友好。
而 NixOS-Anywhere 的原理是通过 Linux 内核的 kexec 功能替换当前运行的内核，直接启动到内存中的 NixOS 的安装镜像，本质原理与 netboot.xyz 大致相同，因此也与
netboot.xyz 一样需要较大的内存空间。
- 先 NixOS-Infect，再在恢复环境中手动调整分区
对于类似的小内存 VPS，我曾经使用的方法是，先使用 NixOS-Infect 安装一个普通的 NixOS，然后部署一份开启了 Btrfs 和 Impermanence 的配置，然后重启到恢复环境，在恢复环境中调整分区、转换分区格式。这种方法能用，但是很麻烦，而且一旦中间一步操作出错，很难修复系统，只能从头开始。
- ……还有别的方法吗？
最近 NixOS 社区发布了一款工具 Disko，它的原本用途是在 NixOS 安装环境中自动对硬盘进行分区，从而实现用 Nix 配置文件声明式管理硬盘分区。但是，这款工具也提供了根据给定的分区表和 NixOS 配置，自动生成磁盘镜像的功能。那么，我们就可以配置好 Btrfs/ZFS/Impermanence，生成对应的磁盘镜像，再在 VPS 上直接用 dd 命令写入硬盘，就可以简单地安装 NixOS 了。
由于这种方法对 VPS 上运行的恢复环境几乎没有要求（有网络和 dd 命令就可以），我们可以启动到占用内存很小的 Alpine Linux 发行版，然后通过网络传输磁盘镜像写入 VPS
硬盘。
准备 NixOS 配置
在开始这个方法前，我们需要准备一份简单的 NixOS 配置，包含最基础的引导、网络、root 密码、SSH 密钥等配置，以保证你后续可以部署完整的配置。当然你也可以直接使用一份完整的 NixOS 配置，只不过稍后创建的磁盘镜像体积会更大。
我准备的配置文件如下，存为 configuration.nix：
{
config,
pkgs,
lib,
...
}: {
# 我用的一些内核参数
boot.kernelParams = [
# 关闭内核的操作审计功能
"audit=0"
# 不要根据 PCIe 地址生成网卡名（例如 enp1s0，对 VPS 没用），而是直接根据顺序生成（例如 eth0）
"net.ifnames=0"
];
# 我用的 Initrd 配置，开启 ZSTD 压缩和基于 systemd 的第一阶段启动
boot.initrd = {
compressor = "zstd";
compressorArgs = ["-19" "-T0"];
systemd.enable = true;
};
# 安装 Grub
boot.loader.grub = {
enable = !config.boot.isContainer;
default = "saved";
devices = ["/dev/vda"];
};
# 时区，根据你的所在地修改
time.timeZone = "America/Los_Angeles";
# Root 用户的密码和 SSH 密钥。如果网络配置有误，可以用此处的密码在控制台上登录进去手动调整网络配置。
users.mutableUsers = false;
users.users.root = {
hashedPassword = "$6$9iybgF./X/RNsRrQ$h7Zlk//loJDPg7yCCPT/9jVU0Tvep6vEA1FvPBT.kqJUA5qlzhDJEYnBFlpBZmTXuUXjF0qgmDWmGkXIMC9JD/";
openssh.authorizedKeys.keys = [
"ssh-ed25519 AAAAC3NzaC1lZDI1NTE5AAAAIMcWoEQ4Mh27AV3ixcn9CMaUK/R+y4y5TqHmn2wJoN6i lantian@lantian-lenovo-archlinux"
"ssh-rsa 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 lantian@LandeMacBook-Pro.local"
];
};
# 使用 systemd-networkd 管理网络
systemd.network.enable = true;
services.resolved.enable = false;
# 配置网络 IP 和 DNS
systemd.network.networks.eth0 = {
address = ["123.45.678.90/24"];
gateway = ["123.45.678.1"];
matchConfig.Name = "eth0";
};
networking.nameservers = [
"8.8.8.8"
];
# 开启 SSH 服务端，监听 2222 端口
services.openssh = {
enable = true;
ports = [2222];
settings = {
PasswordAuthentication = false;
PermitRootLogin = lib.mkForce "prohibit-password";
};
};
# 关闭 NixOS 自带的防火墙
networking.firewall.enable = false;
# 关闭 DHCP，手动配置 IP
networking.useDHCP = false;
# 主机名，随意设置即可
networking.hostName = "bootstrap";
# 首次安装系统时 NixOS 的最新版本，用于在大版本升级时避免发生向前不兼容的情况
system.stateVersion = "23.05";
# QEMU（KVM）虚拟机需要使用的内核模块
boot.initrd.postDeviceCommands = lib.mkIf (!config.boot.initrd.systemd.enable) ''
# Set the system time from the hardware clock to work around a
# bug in qemu-kvm > 1.5.2 (where the VM clock is initialised
# to the *boot time* of the host).
hwclock -s
'';
boot.initrd.availableKernelModules = [
"virtio_net"
"virtio_pci"
"virtio_mmio"
"virtio_blk"
"virtio_scsi"
];
boot.initrd.kernelModules = [
"virtio_balloon"
"virtio_console"
"virtio_rng"
];
}
然后，准备一份 flake.nix，用 Flake 的方式管理 nixpkgs 的版本，并同时引入
Impermanence 等我使用的模块：
{
description = "Lan Tian's NixOS Flake";
inputs = {
nixpkgs.url = "github:NixOS/nixpkgs/nixos-unstable";
impermanence.url = "github:nix-community/impermanence";
};
outputs = {
self,
nixpkgs,
...
} @ inputs: let
lib = nixpkgs.lib;
in rec {
nixosConfigurations.bootstrap = lib.nixosSystem {
system = "x86_64-linux";
modules = [
inputs.impermanence.nixosModules.impermanence
./configuration.nix
];
};
};
}
这个系统配置现在是无法构建的，因为我们还没有配置文件系统。如果你现在用
nixos-rebuild build --flake .#bootstrap 试图构建，会遇到以下错误：
error:
Failed assertions:
- The 『fileSystems』 option does not specify your root file system.
所以接下来，我们就要加入 Disko 模块，以及分区表和文件系统的配置。
配置镜像中的分区（开启 Impermanence）
如果你不使用 Impermanence 等将 root 分区放在 tmpfs 上的方案，请跳到下一小节。
修改 flake.nix 引入 Disko 模块：
{
description = "Lan Tian's NixOS Flake";
inputs = {
nixpkgs.url = "github:NixOS/nixpkgs/nixos-unstable";
impermanence.url = "github:nix-community/impermanence";
# 新增下面几行
disko = {
url = "github:nix-community/disko";
inputs.nixpkgs.follows = "nixpkgs";
};
};
outputs = {
self,
nixpkgs,
...
} @ inputs: let
lib = nixpkgs.lib;
in rec {
nixosConfigurations.bootstrap = lib.nixosSystem {
system = "x86_64-linux";
modules = [
inputs.impermanence.nixosModules.impermanence
# 新增下面一行
inputs.disko.nixosModules.disko
./configuration.nix
];
};
};
}
接下来，我们就要通过 Disko 模块提供的配置选项，配置磁盘镜像中的分区了。修改
configuration.nix，加入以下配置：
{
config,
pkgs,
lib,
...
}: {
# 其余配置省略
disko = {
# 不要让 Disko 直接管理 NixOS 的 fileSystems.* 配置。
# 原因是 Disko 默认通过 GPT 分区表的分区名挂载分区，但分区名很容易被 fdisk 等工具覆盖掉。
# 导致一旦新配置部署失败，磁盘镜像自带的旧配置也无法正常启动。
enableConfig = false;
devices = {
# 定义一个磁盘
disk.main = {
# 要生成的磁盘镜像的大小，2GB 足够我使用，可以按需调整
imageSize = "2G";
# 磁盘路径。Disko 生成磁盘镜像时，实际上是启动一个 QEMU 虚拟机走一遍安装流程。
# 因此无论你的 VPS 上的硬盘识别成 sda 还是 vda，这里都以 Disko 的虚拟机为准，指定 vda。
device = "/dev/vda";
type = "disk";
# 定义这块磁盘上的分区表
content = {
# 使用 GPT 类型分区表。Disko 对 MBR 格式分区的支持似乎有点问题。
type = "gpt";
# 分区列表
partitions = {
# GPT 分区表不存在 MBR 格式分区表预留给 MBR 主启动记录的空间，因此这里需要预留
# 硬盘开头的 1MB 空间给 MBR 主启动记录，以便后续 Grub 启动器安装到这块空间。
boot = {
size = "1M";
type = "EF02"; # for grub MBR
# 优先级设置为最高，保证这块空间在硬盘开头
priority = 0;
};
# ESP 分区，或者说是 boot 分区。这套配置理论上同时支持 EFI 模式和 BIOS 模式启动的 VPS。
ESP = {
name = "ESP";
# 根据我个人的需求预留 512MB 空间。如果你的 boot 分区占用更大/更小，可以按需调整。
size = "512M";
type = "EF00";
# 优先级设置成第二高，保证在剩余空间的前面
priority = 1;
# 格式化成 FAT32 格式
content = {
type = "filesystem";
format = "vfat";
# 用作 Boot 分区，Disko 生成磁盘镜像时根据此处配置挂载分区，需要和 fileSystems.* 一致
mountpoint = "/boot";
mountOptions = ["fmask=0077" "dmask=0077"];
};
};
# 存放 NixOS 系统的分区，使用剩下的所有空间。
nix = {
size = "100%";
# 格式化成 Btrfs，可以按需修改
content = {
type = "filesystem";
format = "btrfs";
# 用作 Nix 分区，Disko 生成磁盘镜像时根据此处配置挂载分区，需要和 fileSystems.* 一致
mountpoint = "/nix";
mountOptions = ["compress-force=zstd" "nosuid" "nodev"];
};
};
};
};
};
# 由于我开了 Impermanence，需要声明一下根分区是 tmpfs，以便 Disko 生成磁盘镜像时挂载分区
nodev."/" = {
fsType = "tmpfs";
mountOptions = ["relatime" "mode=755" "nosuid" "nodev"];
};
};
};
# 由于我们没有让 Disko 管理 fileSystems.* 配置，我们需要手动配置
# 根分区，由于我开了 Impermanence，所以这里是 tmpfs
fileSystems."/" = {
device = "tmpfs";
fsType = "tmpfs";
options = ["relatime" "mode=755" "nosuid" "nodev"];
};
# /nix 分区，是磁盘镜像上的第三个分区。由于我的 VPS 将硬盘识别为 sda，因此这里用 sda3。如果你的 VPS 识别结果不同请按需修改
fileSystems."/nix" = {
device = "/dev/sda3";
fsType = "btrfs";
options = ["compress-force=zstd" "nosuid" "nodev"];
};
# /boot 分区，是磁盘镜像上的第二个分区。由于我的 VPS 将硬盘识别为 sda，因此这里用 sda2。如果你的 VPS 识别结果不同请按需修改
fileSystems."/boot" = {
device = "/dev/sda2";
fsType = "vfat";
options = ["fmask=0077" "dmask=0077"];
};
}
配置镜像中的分区（普通安装）
如果你使用 Impermanence 等将 root 分区放在 tmpfs 上的方案，请参照上一小节并跳过这一小节。
与上一小节一样，修改 flake.nix 引入 Disko 模块：
{
description = "Lan Tian's NixOS Flake";
inputs = {
nixpkgs.url = "github:NixOS/nixpkgs/nixos-unstable";
impermanence.url = "github:nix-community/impermanence";
# 新增下面几行
disko = {
url = "github:nix-community/disko";
inputs.nixpkgs.follows = "nixpkgs";
};
};
outputs = {
self,
nixpkgs,
...
} @ inputs: let
lib = nixpkgs.lib;
in rec {
nixosConfigurations.bootstrap = lib.nixosSystem {
system = "x86_64-linux";
modules = [
inputs.impermanence.nixosModules.impermanence
# 新增下面一行
inputs.disko.nixosModules.disko
./configuration.nix
];
};
};
}
接下来，我们就要通过 Disko 模块提供的配置选项，配置磁盘镜像中的分区了。修改
configuration.nix，加入以下配置：
{
config,
pkgs,
lib,
...
}: {
# 其余配置省略
disko = {
# 不要让 Disko 直接管理 NixOS 的 fileSystems.* 配置。
# 原因是 Disko 默认通过 GPT 分区表的分区名挂载分区，但分区名很容易被 fdisk 等工具覆盖掉。
# 导致一旦新配置部署失败，磁盘镜像自带的旧配置也无法正常启动。
enableConfig = false;
devices = {
# 定义一个磁盘
disk.main = {
# 要生成的磁盘镜像的大小，2GB 足够我使用，可以按需调整
imageSize = "2G";
# 磁盘路径。Disko 生成磁盘镜像时，实际上是启动一个 QEMU 虚拟机走一遍安装流程。
# 因此无论你的 VPS 上的硬盘识别成 sda 还是 vda，这里都以 Disko 的虚拟机为准，指定 vda。
device = "/dev/vda";
type = "disk";
# 定义这块磁盘上的分区表
content = {
# 使用 GPT 类型分区表。Disko 对 MBR 格式分区的支持似乎有点问题。
type = "gpt";
# 分区列表
partitions = {
# GPT 分区表不存在 MBR 格式分区表预留给 MBR 主启动记录的空间，因此这里需要预留
# 硬盘开头的 1MB 空间给 MBR 主启动记录，以便后续 Grub 启动器安装到这块空间。
boot = {
size = "1M";
type = "EF02"; # for grub MBR
# 优先级设置为最高，保证这块空间在硬盘开头
priority = 0;
};
# ESP 分区，或者说是 boot 分区。这套配置理论上同时支持 EFI 模式和 BIOS 模式启动的 VPS。
ESP = {
name = "ESP";
# 根据我个人的需求预留 512MB 空间。如果你的 boot 分区占用更大/更小，可以按需调整。
size = "512M";
type = "EF00";
# 优先级设置成第二高，保证在剩余空间的前面
priority = 1;
# 格式化成 FAT32 格式
content = {
type = "filesystem";
format = "vfat";
# 用作 Boot 分区，Disko 生成磁盘镜像时根据此处配置挂载分区，需要和 fileSystems.* 一致
mountpoint = "/boot";
mountOptions = ["fmask=0077" "dmask=0077"];
};
};
# 存放 NixOS 系统的分区，使用剩下的所有空间。
nix = {
size = "100%";
# 格式化成 Btrfs，可以按需修改
content = {
type = "filesystem";
format = "btrfs";
# 用作根分区，Disko 生成磁盘镜像时根据此处配置挂载分区，需要和 fileSystems.* 一致
mountpoint = "/";
mountOptions = ["compress-force=zstd" "nosuid" "nodev"];
};
};
};
};
};
};
};
# 由于我们没有让 Disko 管理 fileSystems.* 配置，我们需要手动配置
# 根分区，是磁盘镜像上的第三个分区。由于我的 VPS 将硬盘识别为 sda，因此这里用 sda3。如果你的 VPS 识别结果不同请按需修改
fileSystems."/" = {
device = "/dev/sda3";
fsType = "btrfs";
options = ["compress-force=zstd" "nosuid" "nodev"];
};
# /boot 分区，是磁盘镜像上的第二个分区。由于我的 VPS 将硬盘识别为 sda，因此这里用 sda3。如果你的 VPS 识别结果不同请按需修改
fileSystems."/boot" = {
device = "/dev/sda2";
fsType = "vfat";
options = ["fmask=0077" "dmask=0077"];
};
}
生成磁盘镜像
修改 flake.nix 添加一个「软件包」，调用 Disko 的生成磁盘镜像功能：
{
description = "Lan Tian's NixOS Flake";
inputs = {
nixpkgs.url = "github:NixOS/nixpkgs/nixos-unstable";
impermanence.url = "github:nix-community/impermanence";
disko = {
url = "github:nix-community/disko";
inputs.nixpkgs.follows = "nixpkgs";
};
};
outputs = {
self,
nixpkgs,
...
} @ inputs: let
lib = nixpkgs.lib;
in rec {
nixosConfigurations.bootstrap = lib.nixosSystem {
system = "x86_64-linux";
modules = [
inputs.impermanence.nixosModules.impermanence
inputs.disko.nixosModules.disko
./configuration.nix
];
};
# 新增下面几行
packages.x86_64-linux = {
image = self.nixosConfigurations.bootstrap.config.system.build.diskoImages;
};
};
}
最后运行 nix build .#image。稍等片刻，磁盘镜像就会生成在 result/main.raw 路径下。
将磁盘镜像上传到 VPS
在 VPS 上启动救援系统，或者 Alpine Linux 等轻量化系统。
如果你的救援系统有 SSH 服务端，可以使用下列命令上传镜像：
# 根据 VPS 上的硬盘识别结果，修改 sda/vda
cat result/main.raw | ssh root@123.45.678.90 "dd of=/dev/sda"
如果你的救援系统没有 SSH，可以使用下列命令： （注意：没有加密！）
# 根据 VPS 上的硬盘识别结果，修改 sda/vda
# 在 VPS 上运行
nc -l 1234 | dd of=/dev/sda
# 在本地运行
cat result/main.raw | nc 123.45.678.89 1234
等待命令执行结束，然后重启 VPS。此时你应该就进入了已经安装好的 NixOS 系统了。
扩展分区大小
由于我们创建的磁盘镜像大小只有 2GB，dd 完成后的镜像不会占满 VPS 的硬盘空间，需要手动扩展分区。
运行 fdisk /dev/sda，删除第三个 /nix（或者 /）分区，然后重新创建，保证分区起始位置不变，分区结束位置扩展到硬盘结尾。如果看到擦除文件系统头部信息的提示，不要擦除！
最后运行文件系统对应的命令扩展文件系统的大小。ext4 分区可以使用
resize2fs /dev/sda3。Btrfs 分区可以使用 btrfs filesystem resize max /nix（或者 /）。