不可变性（Immutability）是 Nix 体系的基石之一。它确保了所有软件包、依赖和环境在安装后不会被修改，从而带来了安全性、可复现性、回滚能力和多版本共存的特性。
| 传统包管理 | Nix（不可变） |
|---|---|
| 软件可以被修改，可能导致不可预测的行为 | 软件不可变，保证一致性 |
| 升级可能破坏系统，很难回滚 | 升级不会影响旧版本，可随时回滚 |
| 不同软件可能冲突（lib 版本问题） | 所有软件独立存储，不会相互干扰 |
| 依赖可能被其他软件意外更新 | 所有依赖固定，不会意外更改 |
| 安装影响全局系统 | 每个用户可以拥有自己的环境，不影响其他人 |
1. 为什么不可变性重要？
在传统的软件管理方式（如 apt、yum、brew）中，软件安装在系统的全局目录（如 /usr/bin、/lib），这种方式带来了一些严重的问题：
- 版本冲突：如果 A 依赖
libX v1.2，B 依赖libX v2.0，你可能无法同时安装 A 和 B。 - 升级破坏系统：升级某个软件可能会影响甚至破坏其他程序，因为它修改了共享库。
- 难以回滚：如果更新后出问题，你无法轻松回到旧版本。
- 不可复现：即使你使用相同的安装命令，不同时间点的安装可能会导致不同的结果。
Nix 通过不可变性彻底解决了这些问题，所有软件都安装到一个唯一的、基于哈希的目录中，从而避免了冲突和意外修改。
2. 不可变性在 Nix 中如何实现？
Nix 采用内容寻址存储（Content-Addressable Storage），确保每个软件包的路径是唯一的、不可变的。
(1) Nix Store
所有软件包都被存储在 /nix/store 目录中，每个软件的路径包含一个基于内容的哈希值：
/nix/store/<hash>-<package-name>-<version>
例如：
/nix/store/7l5jybz5wv2pl6b1zfmj43jzpfvhw3m4-python-3.9.2
/nix/store/s97kf8hx1lzn6ajyq3zvbfzqflpzx9bv-openssl-1.1.1
这个 <hash> 是通过源码、依赖、构建环境计算得出的，确保：
- 相同输入 → 相同输出
- 不同的依赖或编译参数 → 生成不同的哈希
- 所有软件都是不可变的，一旦存入
/nix/store，不会被修改
如果你重新构建 Python 但修改了 OpenSSL 依赖，它会生成一个新的 Python 版本：
/nix/store/abc123-python-3.9.2 # 旧的
/nix/store/xyz789-python-3.9.2 # 重新编译后的
旧版本不会被覆盖，确保不会破坏已有软件。
(2) 依赖的不可变性
传统 Linux 依赖：
libX.so -> /usr/lib/libX.so (可能被覆盖)
Nix 依赖：
/nix/store/xyz789-libX.so (永远不会被覆盖)
- 在 Nix 中，每个软件直接指向其依赖的
/nix/store路径。 - 由于
/nix/store下的文件不会修改，所有依赖关系是完全稳定的。 - 即使某个库升级，旧版本的库依然可用，不会影响已有软件。
(3) 用户级软件管理
传统 Linux：
sudo apt install firefox
- 需要管理员权限
- 会修改
/usr/bin/firefox - 可能影响其他用户
Nix：
nix-env -i firefox
- 不需要管理员权限
- 不会修改全局系统，仅影响当前用户
- 不同用户可以安装不同版本的 Firefox，而不会互相影响
(4) 原子性 & 回滚
因为 Nix 不会直接修改软件，所以可以实现原子性操作和回滚：
-
升级时，旧版本仍然存在，如果新版本有问题，可以立即回滚：
nix-env --rollback -
配置环境也是原子的，你可以定义完整的 Nix 环境：
nix-shell -p python3 git退出
nix-shell后，环境就会恢复，不影响全局系统。 -
升级软件不会导致系统崩溃：
-
传统升级：
apt upgrade glibc可能会破坏整个系统。
-
Nix：
nix-env -u glibc旧版本仍然可用，系统不会被破坏。
-
(5) 垃圾回收（Garbage Collection）
由于 Nix 不会主动删除旧版本，因此你可以在需要时手动清理：
nix-collect-garbage -d
-
只删除不再被引用的软件，确保回滚能力。
-
你可以随时恢复被删除的软件：
nix-env --restore
3. 真实场景中的不可变性
(1) 数据科学
问题：如果你的 Python 依赖 NumPy v1.20，而新安装的软件要求 NumPy v1.22，传统方式可能导致环境崩溃。
Nix 解决方案：
nix-shell -p python3 numpy- 你可以创建一个独立的 Python 运行环境，不影响系统的其他 Python 版本。
(2) DevOps & CI/CD
问题：同一个 apt install 命令，不同时间可能安装不同版本的软件，导致 CI/CD 失败。
Nix 解决方案：
nix-build- Nix 锁定所有依赖的哈希，即使过了一年，你的 CI/CD 仍然构建相同的软件。
(3) 服务器运维
问题：升级 glibc 可能导致服务器崩溃，传统方式很难回滚。
Nix 解决方案：
nix-env -u glibc
nix-env --rollback # 如果有问题，立即回滚- 不会影响正在运行的进程，确保服务器稳定性。
5. 总结
- Nix 采用不可变的软件管理，所有软件存储在
/nix/store，不会修改。 - 多版本共存，避免依赖冲突（
libX v1.2和libX v2.0可以同时存在）。 - 原子性升级/回滚，防止系统崩溃，支持随时回滚。
- 不同用户可以有不同的环境，互不影响。
- 垃圾回收确保空间利用率，只删除不再使用的软件。
你对不可变性有更深入的疑问吗？还是想看看更多的实际应用？