Day 3：命令列工具 — 掌握 NixOS 日常操作的瑞士刀

🗓 系列：NixOS 30 天學習之旅
📦 階段：第一階段 — 基礎與生存守則（Day 1 – Day 7）
🎯 階段核心目標：理解 Declarative 配置與 Immutability

前言

在 Day 1，我們理解了 NixOS 的核心觀念——Nix Store、Declarative 配置、Generational Rollback。Day 2，我們動手編輯了 configuration.nix，學會安裝套件、管理使用者、開啟 SSH 服務，最後用 sudo nixos-rebuild switch 讓變更生效。

但你有沒有想過：nixos-rebuild switch 到底做了什麼？除了 switch，還有哪些子指令？舊的 generation 一直留在硬碟上，怎麼清理？如果我只想臨時裝一個工具試用，一定要改 configuration.nix 嗎？

今天，我們要深入 NixOS 的命令列工具箱，熟悉你在日常操作中一定會用到的幾把瑞士刀：

nixos-rebuild — 套用配置的核心指令
nix-env — 使用者層級的套件管理（有爭議，但你得認識它）
nix-collect-garbage — 清理舊世代與無用的 store path
其他實用指令 — nix-store、nixos-version 等

學完今天的內容，你就能自信地操作 NixOS，而不是只會那一招 nixos-rebuild switch。

`nixos-rebuild` 完全解析

nixos-rebuild 是 NixOS 上最重要的指令，沒有之一。每次你修改了 configuration.nix，都需要透過它來讓變更生效。但「生效」這件事，其實有好幾種模式。

五種子指令一覽

sudo nixos-rebuild <子指令>

子指令	行為	適用情境
`switch`	Build → 切換到新 generation → 重啟受影響的 service	日常使用，最常見
`boot`	Build → 設為下次開機的 generation，但不立即切換	想在下次重開機時才套用變更
`test`	Build → 立即切換，但不寫入 bootloader	想先測試配置，重開機後會回到原本的 generation
`build`	只 build，不切換也不寫入 bootloader	想確認配置能不能成功 build
`dry-build`	只做 evaluation，列出「會 build 什麼」，但不實際 build	快速預覽變更範圍

讓我們逐一拆解。

`switch` — 你的日常主力

sudo nixos-rebuild switch

這是最常用的指令。它會：

評估（evaluate）/etc/nixos/configuration.nix
建置（build）所有需要的 derivation
建立一個新的 generation
將系統切換到新的 generation
重新啟動受影響的 systemd service
更新 bootloader（GRUB 或 systemd-boot），讓新 generation 成為預設的開機選項

一句話：改完設定、確定要套用，就用 switch。

`boot` — 下次開機再說

sudo nixos-rebuild boot

和 switch 幾乎一樣，但差別在於不會立即切換到新的 generation。新的配置會被寫入 bootloader，等到你下次重開機時才會生效。

適用情境：

改了 kernel 設定或 bootloader 配置，本來就需要重開機
正在跑重要的 service，不想馬上重啟它們

`test` — 試一下，不滿意就重開機

sudo nixos-rebuild test

test 會立即切換到新的配置（包括重啟 service），但不會更新 bootloader。也就是說，如果你重開機，系統會回到上一個寫入 bootloader 的 generation。

這很適合用來「試水溫」——先在目前的 session 中測試新配置，確認沒問題後再用 switch 正式套用。

# 先試一下
sudo nixos-rebuild test

# 確認一切正常後，正式套用
sudo nixos-rebuild switch

`build` — 只 build，不碰系統

sudo nixos-rebuild build

只執行 build 步驟，產出的結果會放在當前目錄下的 ./result symlink 中，但完全不會影響正在運行的系統。

適合用來：

在正式套用之前，確認整份配置能成功 build
在 CI/CD pipeline 中驗證 NixOS 配置的正確性

sudo nixos-rebuild build
# 成功的話，./result 會指向新的 system derivation
ls -la ./result

`dry-build` — 最輕量的預覽

sudo nixos-rebuild dry-build

連 build 都不做，只執行 evaluation，然後列出「哪些東西需要被 build 或從 cache 下載」。速度最快，適合在改完配置後快速確認變更範圍。

sudo nixos-rebuild dry-build
# 輸出大概像這樣：
# these 3 derivations will be built:
#   /nix/store/abc123...-nginx-1.25.3.drv
#   /nix/store/def456...-system-path.drv
#   /nix/store/ghi789...-nixos-system-my-nixos-24.05.drv

搭配 `--rollback` 快速回滾

前面提到的回滾機制，就是搭配 switch 或 boot 使用：

# 回滾到上一個 generation 並立即切換
sudo nixos-rebuild switch --rollback

# 回滾到上一個 generation，下次開機才生效
sudo nixos-rebuild boot --rollback

搭配 `--upgrade` 更新 channel

如果你想同時更新 Nix channel（類似於 apt update）再 rebuild：

sudo nixos-rebuild switch --upgrade

這等同於先跑 nix-channel --update，再跑 nixos-rebuild switch。

`nix-env` 基本操作（認識但不推薦）

在進入這一節之前，先說一個重要的觀念：

⚠️ 在 NixOS 上，nix-env 是一個你應該認識、但盡量少用的工具。

為什麼？因為 nix-env 是 imperative 的——它讓你像用 apt install 一樣直接安裝套件，但這些操作不會反映在 configuration.nix 裡。這就破壞了 NixOS 最核心的 declarative 精神：你的系統狀態應該完全由配置檔定義。

話雖如此，你還是需要認識它，因為：

很多教學文章和論壇回答會提到 nix-env
有時候你就是想臨時裝個工具試用，不想改 configuration.nix
理解它能幫助你更深入理解 Nix 的 profile 機制

基本操作

# 搜尋套件
nix-env -qaP | grep ripgrep
# 輸出：nixos.ripgrep  ripgrep-14.1.0

# 安裝套件（到使用者的 profile 中）
nix-env -iA nixos.ripgrep

# 列出已安裝的套件
nix-env -q
# 輸出：ripgrep-14.1.0

# 升級所有已安裝的套件
nix-env -u

# 移除套件
nix-env -e ripgrep

# 列出目前使用者的所有 generation
nix-env --list-generations

`nix-env` 的 generation

和系統的 generation 類似，nix-env 也會為每個使用者維護獨立的 generation。每次安裝或移除套件，都會產生新的 generation：

nix-env --list-generations
#    1   2024-03-10 10:00:00
#    2   2024-03-10 10:05:00   (current)

# 回滾到上一個使用者 profile 的 generation
nix-env --rollback

那應該用什麼替代？

情境	推薦做法
系統層級安裝套件	寫在 `configuration.nix` 的 `environment.systemPackages`
使用者層級管理套件	使用 `home-manager`（後續章節會介紹）
臨時需要某個工具	`nix-shell -p <package>`（開一個臨時 shell，退出後自動清除）

特別推薦 nix-shell 的用法：

# 臨時需要用 jq 處理 JSON，但不想永久安裝
nix-shell -p jq

# 進入臨時 shell 後，jq 就可以用了
echo '{"name":"nix"}' | jq '.name'
# 輸出："nix"

# 按 Ctrl+D 或輸入 exit 離開，jq 就「消失」了

這才是 NixOS 的風格——需要的時候拿來用，用完乾淨離開，不留痕跡。

`nix-collect-garbage` — 清理舊世代

隨著你不斷修改配置、執行 nixos-rebuild switch，系統會累積越來越多的 generation。每個 generation 都會在 /nix/store 中保留對應的套件和設定，磁碟空間會逐漸被占據。

這時候就需要 garbage collection。

基本用法

# 刪除所有舊的 generation（只保留目前正在使用的）
sudo nix-collect-garbage -d

-d 是 --delete-old 的縮寫，它會：

刪除所有舊的 system generation（除了目前啟用的）
刪除所有舊的 user profile generation
執行 garbage collection，清除 /nix/store 中不再被任何 generation 參照的路徑

⚠️ 注意：執行 -d 後，你就無法再回滾到舊的 generation 了！確認目前系統沒問題後再執行。

只清理 store，保留 generation

如果你只想清理 /nix/store 中沒被參照的檔案，但保留所有 generation profile：

sudo nix-collect-garbage
# 不加 -d，只做 garbage collection

不過這通常清不出太多空間，因為舊的 generation 仍然在參照那些路徑。

保留最近幾天的 generation

比起粗暴地刪掉所有舊 generation，更實際的做法是保留一段時間內的 generation：

# 刪除 7 天前的所有 generation，然後清理
sudo nix-collect-garbage --delete-older-than 7d

# 刪除 30 天前的 generation
sudo nix-collect-garbage --delete-older-than 30d

這樣既能釋放空間，又保留了近期的回滾能力。

搭配 `nix-store --gc` 使用

nix-store --gc 是更底層的 garbage collection 指令：

# 執行 garbage collection
nix-store --gc

# 查看 garbage collection 可以釋放多少空間（dry run）
nix-store --gc --print-dead

設定自動清理

你也可以在 configuration.nix 中設定自動清理，讓系統定期自動執行 garbage collection：

# 每週自動清理 30 天前的 generation
nix.gc = {
  automatic = true;
  dates = "weekly";
  options = "--delete-older-than 30d";
};

這樣就不用手動記得清理了，非常推薦在任何 NixOS 系統上啟用。

其他實用指令

除了上面三大主力，還有幾個你遲早會用到的指令。

`nixos-version` — 查看系統版本

nixos-version
# 輸出：24.05.20240315.abc1234 (Uakari)

輸出包含 NixOS 版本號、commit hash 和 codename。在你到社群提問或回報問題時，記得附上這個資訊。

`nix-store` — 查詢 store 路徑

nix-store 可以幫助你理解套件之間的相依關係：

# 查詢某個套件的所有 dependencies（遞迴）
nix-store -qR $(which git)

# 查詢某個套件的直接 dependencies
nix-store -q --references $(which git)

# 查詢「誰」依賴了這個套件
nix-store -q --referrers /nix/store/xxx...-openssl-3.0.12

# 查看某個 store path 佔了多少空間（含 dependencies）
nix path-info -Sh $(which git)

`nix-channel` — 管理 channel

Channel 是 NixOS 取得套件定義的來源，類似於 Ubuntu 的 apt source：

# 列出目前的 channel
sudo nix-channel --list
# 輸出：nixos https://channels.nixos.org/nixos-25.1

# 更新 channel（拉取最新的套件定義）
sudo nix-channel --update

# 新增一個 channel
sudo nix-channel --add https://nixos.org/channels/nixos-unstable nixos-unstable

`nixos-option` — 查詢可用的配置選項

不確定某個設定的完整語法？用 nixos-option 來查：

# 查詢 services.openssh 的所有選項
nixos-option services.openssh

# 查詢某個選項的預設值與說明
nixos-option services.openssh.settings.PermitRootLogin

或者直接到 search.nixos.org/options 網頁搜尋，資訊更完整也更好閱讀。

系統 generation 管理

# 列出所有系統 generation
sudo nix-env --list-generations --profile /nix/var/nix/profiles/system

# 查看目前系統的 generation 編號
readlink /nix/var/nix/profiles/system

實戰練習

學了這麼多指令，來動手練習一下吧！依照以下步驟操作，確認你對每個指令都有實際的體感。

練習一：預覽 → 測試 → 正式套用

# Step 1：在 configuration.nix 中新增一個套件，例如 tree
sudo nano /etc/nixos/configuration.nix
# 在 environment.systemPackages 加入 tree

# Step 2：先用 dry-build 看看會影響什麼
sudo nixos-rebuild dry-build

# Step 3：用 test 模式試跑（不寫入 bootloader）
sudo nixos-rebuild test

# Step 4：確認 tree 可以使用
tree --version

# Step 5：滿意的話，正式套用
sudo nixos-rebuild switch

練習二：體驗 `nix-shell` 的臨時環境

# 不修改任何配置，臨時使用 cowsay
nix-shell -p cowsay

# 在臨時 shell 中
cowsay "NixOS is awesome!"

# 離開臨時 shell
exit

# 確認 cowsay 已經不見了
which cowsay
# 輸出：cowsay not found

練習三：查看 generation 並清理

# 查看目前有多少個系統 generation
sudo nix-env --list-generations --profile /nix/var/nix/profiles/system

# 查看 store 的磁碟使用量
df -h /nix/store

# 清理 7 天前的 generation
sudo nix-collect-garbage --delete-older-than 7d

# 再次確認磁碟使用量
df -h /nix/store

練習四：探索套件的相依關係

# 查看 vim 依賴了哪些套件
nix-store -qR $(which vim) | head -20

# 查看 vim 佔了多少空間（含所有 dependencies）
nix path-info -Sh $(which vim)

指令速查表

把今天學到的指令整理成一張表，方便日後速查：

指令	用途
`sudo nixos-rebuild switch`	套用配置並立即切換
`sudo nixos-rebuild boot`	套用配置，下次開機生效
`sudo nixos-rebuild test`	立即切換但不寫入 bootloader
`sudo nixos-rebuild build`	只 build，不影響系統
`sudo nixos-rebuild dry-build`	預覽會 build 什麼
`sudo nixos-rebuild switch --rollback`	回滾到上一個 generation
`sudo nixos-rebuild switch --upgrade`	更新 channel 並套用
`nix-env -iA nixos.<pkg>`	安裝套件到使用者 profile
`nix-env -q`	列出使用者已安裝的套件
`nix-env -e <pkg>`	移除使用者套件
`nix-env --list-generations`	列出使用者 profile 的 generation
`nix-shell -p <pkg>`	開啟含有指定套件的臨時 shell
`sudo nix-collect-garbage -d`	刪除所有舊 generation 並清理
`sudo nix-collect-garbage --delete-older-than 7d`	清理 7 天前的 generation
`nix-store --gc --print-dead`	預覽可釋放的空間
`nix-store -qR <path>`	查看某路徑的所有 dependencies
`nixos-version`	查看系統版本
`nixos-option <option>`	查詢配置選項說明

小結

今天我們全面盤點了 NixOS 的命令列工具箱：

工具	角色
`nixos-rebuild`	系統配置的核心執行器，有 `switch`、`boot`、`test`、`build`、`dry-build` 五種模式
`nix-env`	使用者層級的 imperative 套件管理，認識即可，日常建議用 `configuration.nix` 或 `nix-shell` 替代
`nix-collect-garbage`	清理舊世代與無用的 store path，建議搭配 `--delete-older-than` 使用
`nix-store` / `nix-channel`	底層工具，用來查詢相依關係與管理套件來源

記住一個原則：能用 declarative 的方式就不要用 imperative。把設定寫在 configuration.nix，用 nixos-rebuild 套用，這才是 NixOS 的正道。

明日預告

Day 4：Nix 語言入門 — configuration.nix 裡那些 with、let ... in、{ ... } 到底是什麼意思？明天我們會正式認識 Nix 語言的基礎語法，讓你不只是「照抄配置」，而是能理解每一行在做什麼，並開始寫出自己的配置邏輯。

我們明天見！ 🚀

📚 延伸閱讀

Day 3：命令列工具 — 掌握 NixOS 日常操作的瑞士刀

前言

nixos-rebuild 完全解析

五種子指令一覽

switch — 你的日常主力

boot — 下次開機再說

test — 試一下，不滿意就重開機

build — 只 build，不碰系統

dry-build — 最輕量的預覽

搭配 --rollback 快速回滾

搭配 --upgrade 更新 channel

nix-env 基本操作（認識但不推薦）