Привет, Хабр!

Мы в Typeable хотели опубликовать небольшой цикл статей о том, как Nix нам помогает (и немного мешает) в разработке. Но, проведя немножко времени в поисках похожего материала здесь, с удивлением обнаружили, что на Хабре нет толкового введения в Nix, на которое можно было бы сослаться.

Статья от @snizovtsev подойдёт как хорошее введение при разработке на C++, но это не совсем то введение, которое мне хотелось бы видеть. Поэтому я решил написать его сам :)

Файлы к этой статье можно найти здесь.

Где это всё взять?

Помимо NixOS, где ничего делать не нужно, Nix можно установить на любой (или почти любой) дистрибутив Linux. Для этого достаточно запустить следующую команду:

$ sh <(curl -L https://nixos.org/nix/install)

Дальше установочный скрипт сам всё сделает. После недавних изменений в MacOS, установка в ней немного осложнилась, раньше было достаточно команды выше. Про установку в последних версиях MacOS можно прочесть здесь.

Язык Nix

Когда речь идёт о Nix, часто имеют в виду две разные сущности: Nix как язык и nixpkgs как репозиторий пакетов, в том числе составляющий основу NixOS. Начнём с первого.

Nix — функциональный ленивый язык с динамической типизацией. Синтаксис во многом похож на языки семейства ML (SML, OCaml, Haskell), поэтому у тех, кто с ними знаком, особых проблем возникнуть не должно.

Начать знакомство с языком можно просто запустив интерпретатор.

$ nix repl
Welcome to Nix version 2.3.10. Type :? for help.

nix-repl>

Отдельного синтаксиса для объявления функций в Nix нет. Функции задаются через присваивание, так же как и другие значения.

nix-repl> "Hello " + "World!"
"Hello World!"

nix-repl> add = a: b: a + b

nix-repl> add 1 2
3

Как и в языках, повлиявших на Nix, все функции каррированы.

nix-repl> addOne = add 1

nix-repl> addOne 3
4

Помимо примитивных типов, таких как числа и строки, Nix поддерживает списки и словари (attribute sets в терминологии Nix).

nix-repl> list = [ 1 2 3 ]

nix-repl> set = { a = 1; b = list; }     

nix-repl> set
{ a = 1; b = [ ... ]; }

nix-repl> set.b
[ 1 2 3 ]

Значения в локальной области видимости можно задать через выражение let...in. Для примера, простая функция, реализующая факториал, как это принято делать в других статьях по функциональному программированию.

fac.nix:

let
  fac = n:
    if n == 0
    then 1
    else n * fac (n - 1);
in { inherit fac; }

Директива inherit вносит или "наследует" термин из текущей области видимости и даёт ему такое же имя. Пример выше эквивалентен записи let fac = ... in { fac = fac; }.

$ nix repl fac.nix
Welcome to Nix version 2.3.10. Type :? for help.

Loading 'fac.nix'...
Added 1 variables.

nix-repl> fac 3 
6

При загрузке файлов или модулей в REPL, Nix ожидает, что результатом вычисления модуля будет множество, элементы которого будут импортированы в текущую область видимости.

Для загрузки кода из других файлов в Nix есть функция import, принимающая путь к файлу с кодом и возвращающая результат выполнения этого кода.

mul.nix:

let
  mul = a: b: a * b;
in { inherit mul; }

Новый fac.nix:

let
  multMod = import ./mul.nix;
  fac = n:
    if n == 0
    then 1
    else multMod.mul n (fac (n - 1));
in { inherit fac; }

Хотя присваивание модуля в отдельную переменную — довольно частая практика, в данном случае это выглядит несколько нелепо, правда? В Nix есть директива with, добавляющая в текущую область видимости все имена из множества, переданного в качестве параметра.

fac.nix с использованием with:

with import ./mul.nix;
let
  fac = n:
    if n == 0
    then 1
    else mul n (fac (n - 1));
in { inherit fac; }

Сборка программ

Сборка программ и отдельных компонентов — это основная функция языка Nix.

В случае работы с пакетами, основным инструментом, про который нужно знать, является Derivation. Сам по себе Derivation — это специальный файл, содержащий рецепт для сборки в машинно-читаемом виде. Для компиляции программы на C, выводящей "Hello World!", derivation выглядит примерно следующим образом:

Derive([("out","/nix/store/1nq46fyv3629slgxnagqn2c01skp7xrq-hello-world","","")],[("/nix/store/60xqp516mkfhf31n6ycyvxppcknb2dwr-build-hello.drv",["out"])],["/nix/store/wiviq2xyz0ylhl0qcgfgl9221nkvvxfj-hello.c"],"x86_64-linux","/nix/store/r5lh8zg768swlm9hxxfrf9j8gwyadi72-build-hello",[],[("builder","/nix/store/r5lh8zg768swlm9hxxfrf9j8gwyadi72-build-hello"),("name","hello-world"),("out","/nix/store/1nq46fyv3629slgxnagqn2c01skp7xrq-hello-world"),("src","/nix/store/wiviq2xyz0ylhl0qcgfgl9221nkvvxfj-hello.c"),("system","x86_64-linux")])

Как видно, в этом выражении содержится путь к результату сборки, который получится в итоге, а также пути к исходным файлам, скрипту сборки, и метаданные: имя проекта и платформа. Стоит так же заметить, что пути к исходникам начинаются с /nix/store. При сборке, Nix копирует всё нужное в эту директорию, после чего сборка происходит в изолированном окружении (sandbox). Таким образом достигается воспроизводимость сборки всех пакетов.

Разумеется, никто в здравом уме руками писать такое не станет! Для простых случаев, в Nix есть встроенная функция derivation, принимающая описание сборки.

simple-derivation/default.nix:

{ pkgs ? import <nixpkgs> {} }:

derivation {
  name = "hello-world";
  builder = pkgs.writeShellScript "build-hello" ''
    ${pkgs.coreutils}/bin/mkdir -p $out/bin
    ${pkgs.gcc}/bin/gcc $src -o $out/bin/hello -O2
  '';
  src = ./hello.c;
  system = builtins.currentSystem;
}

Давайте попробуем разобрать этот пример. Весь файл представляет собой определение функции, которая берёт один параметр — словарь, содержащий поле pkgs. Если оно не было передано при вызове этой функции, используется значение по умолчанию: import <nixpkgs> {}.

derivation — функция, так же принимающая словарь с параметрами сборки: name — имя пакета, builder — сборочный скрипт, src — исходный код, system — система или список систем, под который возможна сборка данного пакета.

writeShellScript — функция из nixpkgs, принимающая имя для скрипта и код и возвращающая путь к исполняемому файлу. Для многострочного текста в Nix есть альтернативный синтаксис с двумя парами одинарных кавычек.

С помощью команды nix build, этот рецепт для сборки можно запустить и получить работающий бинарник.

$ nix build -f ./simple-derivation/default.nix
[1 built]

$ ./result/bin/hello 
Hello World!

При запуске nix build, в текущей директории создаётся символическая ссылка result, указывающая на созданный в /nix/store пакет.

$ ls -l result 
lrwxrwxrwx 1 user users 50 Mar 29 17:53 result -> /nix/store/vpcddray35g2jrv40dg1809xrmz73awi-simple

$ find /nix/store/vpcddray35g2jrv40dg1809xrmz73awi-simple
/nix/store/vpcddray35g2jrv40dg1809xrmz73awi-simple
/nix/store/vpcddray35g2jrv40dg1809xrmz73awi-simple/bin
/nix/store/vpcddray35g2jrv40dg1809xrmz73awi-simple/bin/hello

Сборка программ, продвинутая версия

derivation — достаточно низкоуровневая функция, на базе которой в Nix построены куда более мощные примитивы. Для примера, можно рассмотреть сборку широко известной утилиты cowsay.

{ lib, stdenv, fetchurl, perl }:

stdenv.mkDerivation rec {
  version = "3.03+dfsg2";
  pname = "cowsay";

  src = fetchurl {
    url = "http://http.debian.net/debian/pool/main/c/cowsay/cowsay_${version}.orig.tar.gz";
    sha256 = "0ghqnkp8njc3wyqx4mlg0qv0v0pc996x2nbyhqhz66bbgmf9d29v";
  };

  buildInputs = [ perl ];

  postBuild = ''
    substituteInPlace cowsay --replace "%BANGPERL%" "!${perl}/bin/perl" \
      --replace "%PREFIX%" "$out"
  '';

  installPhase = ''
    mkdir -p $out/{bin,man/man1,share/cows}
    install -m755 cowsay $out/bin/cowsay
    ln -s cowsay $out/bin/cowthink
    install -m644 cowsay.1 $out/man/man1/cowsay.1
    ln -s cowsay.1 $out/man/man1/cowthink.1
    install -m644 cows/* -t $out/share/cows/
  '';

  meta = with lib; {
    description = "A program which generates ASCII pictures of a cow with a message";
    homepage = "https://en.wikipedia.org/wiki/Cowsay";
    license = licenses.gpl1;
    platforms = platforms.all;
    maintainers = [ maintainers.rob ];
  };
}

Оригинал скрипта находится здесь.

stdenv — специальный derivation, содержащий правила сборки для текущей системы: нужный компилятор, флаги и прочие параметры. Основное содержимое — гигантских размеров скрипт на баше под названием setup, который и выступает в роле скрипта builder из нашего простого примера выше.

 $ nix build nixpkgs.stdenv

 $ find result/
result/
result/setup
result/nix-support

$ wc -l result/setup 
1330 result/setup

mkDerivation — функция, создающая derivation с этим скриптом и заодно заполняющая другие поля.

Те читатели, кто раньше писал скрипты для сборки пакетов в Arch Linux или Gentoo, могут увидеть здесь крайне знакомую структуру. Как и в других дистрибутивах, сборка разбита на фазы, присутствует перечисление зависимостей (buildInputs) и так далее.

Заключение

В этой статье я попытался описать самые базовые части работы с Nix как языком для сборки кода. В следующих статьях я планирую показать, как мы применяем Nix в Typeable, а также как это делать лучше не стоит. Stay tuned!

Также, гораздо более подробное введение в Nix опубликовано на сайте самого проекта под названием Nix pills.

Вам может быть интересно:

Версия на английском языке: https://typeable.io/blog/2021-04-19-nix-intro.html

Nix: Что это и с чем это употреблять?