Day 11：Nix Search 與 Channels —— 軟體包從哪裡來？

📅 NixOS 30 天學習之旅 ・ 第二階段：掌握 Nix 語言與開發環境 (Day 8 – Day 14)

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前言：軟體包從哪裡來？

在前幾天的學習中，我們已經透過 nix-env -iA 或 environment.systemPackages 安裝了不少軟體。但你有沒有想過：這些軟體包到底是從哪裡來的？

當你執行 nix-env -iA nixpkgs.git 的時候，Nix 去哪裡找到 Git 的 build 指令？它怎麼知道要下載哪個版本？又是誰維護這一切的？

答案就是今天的主角：Nixpkgs 與 Channels。

理解這兩個概念，你才能真正掌控自己安裝的軟體版本，而不只是「裝了就好」。

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Nixpkgs 是什麼？

Nixpkgs（Nix Packages）是全世界最大的軟體套件庫之一。它是一個 GitHub 上的 monorepo，裡面包含了超過 100,000 個套件的 Nix expression。

🔗 GitHub repository：https://github.com/NixOS/nixpkgs

簡單來說，Nixpkgs 就是一個巨大的 Nix 函式集合。每個套件都是一個 Nix expression，描述了如何從 source code 編譯、打包並安裝該軟體。

# 概念上，nixpkgs 就像一個巨大的 attribute set
{
  git = mkDerivation { ... };
  nodejs = mkDerivation { ... };
  firefox = mkDerivation { ... };
  # ... 超過 100,000 個套件
}

當你寫 nixpkgs.git 時，你其實就是在存取這個 attribute set 中的 git 這個 key。回想 Day 9 學過的 attribute set 語法，是不是突然覺得一切都串起來了？

Nixpkgs 的特色

特色	說明
規模龐大	超過 100,000 個套件，涵蓋主流程式語言、工具、桌面應用
社群驅動	由全球數千名 contributor 共同維護
版本化	透過 Git branch 管理不同版本的 release
可重現	每個套件都有明確的 dependency tree，確保 build 結果一致

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Channel 的概念

既然 Nixpkgs 是一個 Git repository，那我們要追蹤哪個 branch 呢？這就是 Channel 的用途。

Channel 就是 Nixpkgs 某個特定 branch 的「快照」，經過 CI 測試驗證後發佈出來的穩定版本。

你可以把 Channel 想成是 Ubuntu 的 apt source list，或 Homebrew 的 tap —— 它告訴 Nix「去哪裡找套件」。

常見的 Channel 種類

Channel 名稱	說明	適用場景
nixos-24.11	穩定版（stable），約每半年 release 一次	生產環境、追求穩定性
nixos-unstable	滾動更新，追蹤最新套件	開發環境、需要最新版本
nixos-24.11-small	穩定版的精簡測試 channel，更新較快	伺服器環境、不需桌面套件
nixpkgs-unstable	非 NixOS 使用者的 unstable channel	macOS 或其他 Linux distro 使用 Nix

💡 stable vs unstable 怎麼選？

• 如果你是在 production server 上跑 NixOS，選 stable（如 nixos-24.11）。
• 如果你是開發者，想要用最新版的 Node.js、Rust 等工具，選 unstable。
• 兩者可以並存！你可以同時訂閱多個 channel，從不同 channel 安裝不同套件。

Channel 的運作流程

GitHub nixpkgs repo
       │
       ├── branch: nixos-24.11
       │         │
       │         ▼
       │    Hydra CI 測試
       │         │
       │         ▼ (測試通過)
       │    nixos-24.11 channel 發佈
       │
       └── branch: nixos-unstable
                 │
                 ▼
            Hydra CI 測試
                 │
                 ▼ (測試通過)
            nixos-unstable channel 發佈

Hydra 是 NixOS 官方的 CI 系統。每當 Nixpkgs 的 branch 有更新，Hydra 會自動 build 並測試所有套件。只有通過測試的 commit 才會被推送到 channel 上。這就是為什麼 channel 比直接追蹤 Git branch 更可靠。

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nix-channel 指令操作

查看目前的 channel

nix-channel --list

輸出範例：

nixpkgs https://nixos.org/channels/nixpkgs-unstable

如果你是 NixOS 使用者，可能會看到：

nixos https://nixos.org/channels/nixos-24.11

新增 channel

假設你目前使用 stable，想額外加入 unstable channel：

# 新增 unstable channel，並取名為 nixpkgs-unstable
nix-channel --add https://nixos.org/channels/nixpkgs-unstable nixpkgs-unstable

# 更新 channel 資料（類似 apt update）
nix-channel --update

這裡的第二個參數 nixpkgs-unstable 是你自訂的名稱，之後可以用來指定從哪個 channel 安裝套件：

# 從 unstable channel 安裝最新版的 Node.js
nix-env -iA nixpkgs-unstable.nodejs

移除 channel

nix-channel --remove nixpkgs-unstable

更新 channel

# 更新所有 channel
nix-channel --update

# 只更新特定 channel
nix-channel --update nixpkgs

⚠️ 注意：nix-channel --update 只是下載最新的 channel 資訊，不會自動升級已安裝的套件。你需要另外執行 nix-env --upgrade 或重新 nixos-rebuild switch 才會實際更新軟體。

常用指令速查表

指令	說明
nix-channel --list	列出所有已訂閱的 channel
nix-channel --add <url> <name>	新增 channel
nix-channel --remove <name>	移除 channel
nix-channel --update	更新所有 channel
nix-channel --update <name>	更新指定 channel

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搜尋套件的方法

知道去哪裡找套件後，接下來最常見的問題就是：「這個軟體在 Nixpkgs 裡叫什麼名字？」

方法一：search.nixos.org（推薦）

最直覺的方式就是到官方搜尋網站：

🔗 https://search.nixos.org/packages

在這裡你可以：

• 以關鍵字搜尋套件名稱或描述
• 查看套件的版本、license、maintainer
• 切換不同 channel（stable / unstable）的搜尋結果
• 直接複製安裝指令

例如搜尋 ripgrep，你會看到：

• Package name: ripgrep
• Version: 14.1.1（unstable 可能更新）
• Programs provided: rg
• Install command: nix-env -iA nixpkgs.ripgrep

這個網站還有另一個超好用的功能 —— NixOS Options 搜尋。在「Options」分頁中，你可以搜尋所有可用的 NixOS 設定選項，例如搜尋 nginx 就能看到所有 Nginx 相關的 configuration option。

方法二：nix search 指令

如果你偏好在 terminal 操作，可以使用 nix search 指令：

# 搜尋套件（需要啟用 experimental features）
nix search nixpkgs ripgrep

輸出範例：

* legacyPackages.x86_64-linux.ripgrep (14.1.1)
  A utility that combines the usability of The Silver Searcher
  with the raw speed of grep

💡 nix search 是新版 Nix CLI 的指令，需要在 ~/.config/nix/nix.conf 中啟用：

experimental-features = nix-command flakes

如果你還沒啟用新版 CLI，也可以用傳統的方式：

# 傳統搜尋方式
nix-env -qaP '.*ripgrep.*'

不過這個方法會比較慢，因為它需要 evaluate 整個 Nixpkgs。

方法三：nix-locate（按檔案搜尋）

有時候你知道指令名稱，但不知道它屬於哪個套件。這時候可以用 nix-locate：

# 先安裝 nix-index
nix-env -iA nixpkgs.nix-index

# 建立索引（第一次需要，會花一點時間）
nix-index

# 搜尋提供 rg 指令的套件
nix-locate --whole-name --top-level bin/rg

輸出：

ripgrep.out    42,744 r /nix/store/...-ripgrep-14.1.1/bin/rg

這就像 Ubuntu 的 apt-file search 或 Arch 的 pkgfile 一樣實用。

搜尋方法比較

方法	優點	缺點
search.nixos.org	直覺、資訊豐富、不需安裝	需要網路
nix search	快速、可 script 化	需啟用 experimental features
nix-env -qaP	不需額外設定	速度慢
nix-locate	可按檔案名搜尋	需要預先建立索引

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使用特定版本的套件

這是 Nix 相較於其他 package manager 最強大的功能之一：你可以輕鬆使用任何版本的套件。

情境：你需要 Node.js 18，但 channel 上是 Node.js 22

在傳統的 package manager 中，這通常很麻煩。但在 Nix 的世界裡，Nixpkgs 通常會同時提供多個主要版本：

# 搜尋所有 Node.js 相關套件
nix search nixpkgs nodejs

你會發現 Nixpkgs 中有多個版本：

* legacyPackages.x86_64-linux.nodejs_18 (18.20.x)
* legacyPackages.x86_64-linux.nodejs_20 (20.18.x)
* legacyPackages.x86_64-linux.nodejs_22 (22.12.x)
* legacyPackages.x86_64-linux.nodejs (22.12.x)  # alias，指向目前預設版本

安裝特定版本非常直覺：

nix-env -iA nixpkgs.nodejs_18

或者在 NixOS configuration 中：

# /etc/nixos/configuration.nix
environment.systemPackages = with pkgs; [
  nodejs_18
  # 而不是 nodejs（預設版本）
];

使用特定 Nixpkgs commit 的套件

如果你需要的版本連 nodejs_18 都沒有涵蓋到（例如非常舊的版本），你可以固定 Nixpkgs 到某個特定的 Git commit：

# 使用特定 commit 的 nixpkgs
let
  pkgs = import (fetchTarball {
    url = "https://github.com/NixOS/nixpkgs/archive/a3a3dda3bacf61e8a39258a0ed9c924eeca8e293.tar.gz";
    sha256 = "05fq11wg8mik4zimgvkhwvs5p7ar0ql08wbs5lhgn0m0qbqk64y";
  }) {};
in
  pkgs.nodejs

💡 如何找到特定版本的 commit？

推薦使用 Nixhub 或 Nix Package Versions 這類工具，輸入套件名稱和版本號，它就會告訴你對應的 Nixpkgs commit hash。

在 nix-shell 中使用特定版本

最常見的用法是在 shell.nix 或 nix-shell 中固定版本，確保團隊所有成員都使用一模一樣的開發環境：

# shell.nix
let
  # 固定 nixpkgs 版本
  nixpkgs = fetchTarball {
    url = "https://github.com/NixOS/nixpkgs/archive/nixos-24.11.tar.gz";
    sha256 = "...";
  };
  pkgs = import nixpkgs {};
in
pkgs.mkShell {
  buildInputs = [
    pkgs.nodejs_18
    pkgs.python311
    pkgs.postgresql_15
  ];
}

這就是 Nix 的 reproducibility —— 不論在誰的電腦上、什麼時候執行，都能得到完全相同的環境。

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Channel vs Flakes（預告）

到目前為止，我們一直在使用 nix-channel 這個「傳統」的方式來管理 Nixpkgs 版本。但你可能已經在社群中聽過 Flakes 這個詞。

面向	Channel	Flakes
版本鎖定	手動管理，仰賴 nix-channel --update 的時機	自動產生 flake.lock，精確鎖定每個 input 的 commit
可重現性	較弱（不同時間 update 可能得到不同結果）	極強（lock file 確保完全一致）
狀態管理	有狀態（channel 資訊存在使用者 profile 中）	無狀態（所有資訊都在 flake.nix + flake.lock）
社群趨勢	傳統方式，仍然穩定運作	新標準，社群正積極採用中
學習曲線	較低	稍高，但概念更清晰

簡單來說：Channel 是「我現在訂閱了什麼版本」的全域狀態，而 Flakes 是「這個專案精確需要什麼版本」的宣告式設定。

我們會在後面的章節深入介紹 Flakes。現在只需要知道：Channel 是基礎，理解它有助於你未來學習 Flakes 時更容易掌握背後的概念。

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小結

今天我們學到了：

• Nixpkgs 是 Nix 生態系中最核心的套件庫，包含超過 100,000 個套件
• Channel 是經過 CI 測試的 Nixpkgs 快照，分為 stable 和 unstable
• 使用 nix-channel 指令可以管理你訂閱的 channel
• 搜尋套件有多種方式：search.nixos.org、nix search、nix-locate
• Nix 可以輕鬆安裝特定版本的套件，甚至固定到特定的 Nixpkgs commit
• Flakes 是 Channel 的進化版，提供更精確的版本控制

明日預告

Day 12：Nix Derivation 深入探索

我們將揭開 Nix 最核心的抽象概念 —— Derivation。它是所有套件 build 的基礎，理解它之後，你就能真正讀懂那些 Nixpkgs 中的套件定義，甚至開始寫自己的套件。

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📚 延伸閱讀

• Nixpkgs Manual
• NixOS Package Search
• Nix Package Versions
• Nixpkgs GitHub Repository
• NixOS Channel Status (Hydra)