- 不可变的 Linux 发行版将系统基础锁定为只读，并以完整镜像的形式应用原子更新。
- 这种方法显著提高了稳定性、安全性和通过快速可靠的回滚来还原更改的能力。
- 他们的模型尤其适用于企业、云、教育和容器化开发环境，在这些环境中，同质性至关重要。
- 但是，与传统发行版相比，它们降低了底层灵活性，带来了兼容性挑战，并且需要改变使用习惯。
在 GNU/Linux 生态系统中，关于……的讨论越来越多。 不可改变的分布几年前，这个概念听起来还非常小众，但现在它开始逐渐进入桌面用户、企业、教育机构甚至游戏玩家的讨论范围。如果你一直使用像 Ubuntu、Linux Mint 或 Debian 这样的经典发行版，那么系统无法修改的想法听起来可能像是科幻小说……但这恰恰是关键所在。
这种系统提倡一种思维方式的转变：不再使用Linux，而是采用另一种思维方式。 你不断地触摸和调整由于软件包不断更新迭代，有时甚至会破坏系统，不可变发行版依赖于一个密封、可预测且极难被破坏的基础系统。让我们仔细了解一下它们是什么、如何工作、有哪些优势、有哪些缺点，以及目前有哪些具体的应用案例，以便您决定是否值得一试。
什么是不可更改的Linux发行版？
当我们谈到不可变发行版时，我们指的是这样一个系统： 操作系统的核心部分以只读方式挂载。这个“基础层”通常包括内核、关键库、核心 GNU 工具、桌面环境以及项目认为构成系统核心的一小部分基本实用程序。
在传统的发行版中，每个软件包都是单独安装和更新的：你运行软件包管理器，下载 .deb、.rpm 或类似文件，修改系统文件，所有这些都混杂在同一个目录树中。而另一方面，在不可变发行版中， 数据库以完整镜像或快照的形式进行管理。类似于 ISO 或系统快照，在更新时会批量替换。
这意味着，在正常情况下，您或其他任何进程都无法修改关键系统文件。根目录保持非活动状态。 已锁定为只读这些更改被降级到其他层：容器、用于用户数据的单独目录，或者应用在基础之上但不直接接触基础的覆盖存储。
需要注意的是，不可更改性影响的是系统核心，而不是您的文档或用户设置。您的个人文件夹将保持不变。 完全可录制每次重启电脑，你的照片、文档或项目都不会丢失。真正被“锁进保险箱”的是底层操作系统。
不可变的Linux系统内部工作原理
为了实现这种行为，不可变发行版结合了 各种技术和方法 两者结合起来，带来了与传统桌面发行版截然不同的体验。
关键要素之一是使用 只读挂载文件系统 对于系统根目录，启动时，基础镜像以密封形式呈现；如果有人试图修改关键文件，他们将无法写入。所有用户自定义设置都存储在更高层级、用户主目录下的配置目录或特定卷中。
另一个关键特征是 原子级更新以全图像形式呈现该发行版不会逐个应用补丁，而是生成一个新的系统镜像版本。更新时，系统会下载这个新镜像，并行进行准备工作，然后在重启时从该镜像启动。如果出现问题，只需选择之前的镜像（回滚），即可在几秒钟内恢复到之前的状态。
分层也至关重要：基础系统、应用程序和用户数据分别位于清晰区分的环境中。应用程序通常使用 Flatpak、Snap、Podman、OCI 容器或 Nix/Guix 等声明式管理器等技术进行安装。 他们将每个应用程序与系统隔离。 其余程序则采用 iOS/Android 风格。
这些发行版大多结合了诸如以下的专用工具： OSTree、rpm-ostree、Nix 或 GuixOSTree 和 rpm-ostree 允许您将系统视为版本化快照的存储库，而 Nix 和 Guix 则以声明式的方式描述整个系统：不仅包括已安装的软件包，还包括它们的配置，因此您可以一遍又一遍地以手术般的精确度重现同一台机器。
传统发行版和不可变发行版之间的区别
为了充分理解这些系统提供的功能，将它们与您已有的知识进行比较会很有帮助。从概念上讲，这种变化是…… 远远超出“只读”的范畴.
更新模型
在 Fedora Standard、Debian、Ubuntu 或 Mint 等经典发行版中，软件包管理器会下载并安装各种软件包。 更新各个组件今天内核更新，明天图形库更新，后天某个应用程序更新。每次更改都会直接写入活动系统，因此存在版本组合可能导致某些功能失效的风险。
在不可变分布式系统中，理念有所不同：更新是 完整且连贯的图像 这是基础系统的一部分。所有组件都已构建、测试并打包成一个整体。您下载该整体后，重启系统即可从中启动。这大大降低了因更新中断而导致系统卡死或特定软件包使系统处于不一致状态的可能性。
系统安全性
在可变发行版中，任何允许写入系统根目录的安全漏洞都可能导致系统崩溃。 修改关键文件二进制文件、库、系统服务等等。甚至你自己的操作——在最糟糕的时刻以管理员权限运行的命令——都可能导致系统崩溃。
在不变的分销中，密封底座起到了一种作用。 防弹背心系统攻击者很难通过修改根目录来长期驻留在系统中，因为在正常运行期间他们根本无法写入根目录。恶意或意外的更改通常仅限于用户层或容器，这些区域更容易清理。
管理和定制
在传统模式下，您可以完全自由地修改几乎所有内容：编译自己的内核、替换系统库、手动编辑 /etc 目录下的文件……这提供了极大的灵活性，但也带来了持续不断的风险。 可能出现的失误 这些会随着时间的推移而积累。
在一个不可变系统中，这种自由的运用方式有所不同：你不是修改基础系统，而是通过层、容器、Flatpak 等工具或声明式管理器来扩展系统。你可以进行很多自定义，但是…… 你不会破坏基础图像。对于一些高级用户来说，这可能是一种限制；而对于另一些用户来说，这却是一件好事，因为它使他们免受长期问题的困扰。
变化的可逆性
在可变发行版中回滚通常是可能的，但并不十分方便：你必须…… 卸载软件包，重新安装以前的版本 或者只能进行完整备份。系统究竟在哪个环节出了问题并不总是很清楚，而恢复到特定状态可能会非常麻烦。
相比之下，在不可变发行版中，回滚是设计的一部分。由于系统由版本化的镜像组成，因此可以随时进行回滚。 以往各州的历史如果更新后出现不稳定情况，只需选择之前的镜像即可恢复正常。对于生产环境和企业而言，这种安全“回滚”功能可显著减少停机时间。
不可变Linux发行版的优势
整个装置都很有意义，因为它带来了一系列的…… 好处 这与当前对安全性、大规模部署和易于维护的需求非常契合。
或许最显而易见的一点是…… 长期稳定性通过避免数据库被随意修改并采用原子更新，可以最大限度地降低因依赖关系解析不当或版本冲突导致系统无法使用的风险。对于“必须始终保持运行”的服务器、工作站或台式机而言，这种可预测性至关重要。
与此同时，不变性极大地加强了 抵御持续攻击的安全措施如果攻击者无法写入系统根目录，他们就很难在系统二进制文件中植入后门或修改启动服务。任何对底层系统的意外更改都很容易被检测到，因为底层系统本来就不应该发生变化。
另一个主要好处是 简化维护对于系统管理员而言，能够将同一镜像部署到数十台甚至数百台计算机，并确保它们共享完全相同的基础系统，这大大降低了运维的复杂性。更新只需测试一次，即可均匀分发。
将其与容器、Flatpak、Snap 或其他通用格式结合使用，可以清晰地将基础系统与应用程序分离。这完全符合最佳实践。 DevOps、CI/CD 和设计安全您可以自动部署、以受控方式应用补丁、监控镜像状态，并维护可重现的测试、开发和生产环境。
在企业、工业、云、边缘或物联网环境中，许多机器必须共享相同的配置，任何故障都会造成极其高昂的代价，因此，不可变的 Linux 发行版提供了一个极具吸引力的基础。它们的同质性和易于恢复先前版本是其关键优势。 运营风险降低 并协助进行审计和监管合规。
不可变分布的缺点和局限性
尽管说了这么多优点，但声称这款车型完美无缺是不准确的。它还有…… 明显的缺点 以及在某些情况下，它可能不是最佳选择，特别是如果您来自高度“可修改”的 Linux 系统。
第一个主要缺点是 底层柔韧性降低如果你喜欢对系统的每个细节进行微调、编译自定义内核或安装会影响系统根本原因的特殊软件包，那么你会发现自己受到更多限制。许多深度修改本来就不适合直接在不可变的发行版上进行。
与此相关的是 软件兼容性尽管 Flatpak 和 Snap 等格式已经取得了很大的进步，但仍然有一些程序只能以传统软件包（deb、rpm 等）的形式分发，或者需要非常具体的权限、系统集成或对目录的控制，而这些在不可变的环境中不能轻易触碰。
存储方面也存在成本。 容器、原子更新和多镜像 这意味着在一段时间内，系统的多个版本和库的多个副本会共存。此外，每个用 Flatpak/Snap 打包的应用程序都可能包含自己的依赖项，从而导致一些在传统发行版中程序间共享的内容出现重复。
另一点需要考虑的是 学习曲线并不是说不可变发行版本质上更复杂，但它们确实会迫使你改变习惯：你不再使用传统的包管理器安装所有内容，而是开始使用容器、声明式系统或像 rpm-ostree 这样的特定工具，你调试问题的方式也会随之改变。
最后，有人指出，这种方法可能会阻碍某些与直接“接触”系统密切相关的开发工作流程：例如，试验基础系统构建、自定义内核或高度特定的补丁。虽然这些操作仍然可以进行，但是…… 这并非它们最优化的应用场景。 这些分布。
不可变Linux发行版的典型例子
如今，应用不可变性理念的Linux发行版种类繁多，有些面向通用桌面应用，有些则面向服务器、云、边缘或物联网应用。让我们来看看最常见的几种。 代表 以及收件人是谁。
Fedora Silverblue、Kinoite 和家族
Fedora Silverblue 可能是 Linux 桌面系统中最为人熟知的例子。它是 Fedora Workstation 的一个变体，其中 基础系统由 OSTree/rpm-ostree 管理。提供完全不变的GNOME体验。图形应用程序主要通过Flatpak安装，开发工作负载通常在Podman容器中运行。
除了 Silverblue 之外，还出现了其他一些变体，它们共享同一个不可变的基础，但改变了图形环境。一个明显的例子是…… 浅顶软呢帽它基于 KDE Plasma，对于想要现代、精致且不易损坏的桌面环境的用户来说，尤其是在新型笔记本电脑或 Framework 等硬件上，它变得非常有趣。
香草操作系统
Vanilla OS 是一个基于 Ubuntu 的发行版，它采用不可变性理念，提供简洁的 GNOME 体验。其最显著的特点之一是它使用了…… ABRoot 和 Apx 管理器这样一来，就可以在容器内运行来自其他发行版的软件包，以可控的方式混合不同的生态系统，而不会破坏基础。
它是专门为……设计的 最终用户 他们想要一个现代化的系统，如果他们之前使用过 Ubuntu，那么这个系统应该看起来比较熟悉，但同时又具备不可变性等优点，并且能够非常方便地安装软件，而不会出现复杂的问题。
SteamOS
SteamOS 由 Valve 开发，基于 Debian，是 Steam Deck 的标配操作系统。虽然许多人只将其视为“便携式游戏机的操作系统”，但实际上…… 这是一个非常清晰的不可变 Linux 应用示例。 面向大众市场的产品，完全针对视频游戏进行了优化。
其理念是，系统核心保持稳定并由Valve控制，而用户可以在不影响该层的情况下安装游戏和进行调整。 保证持续更新 对于数百万台相同的设备而言，这降低了罕见的实验导致主机故障的可能性。
无尽的操作系统
Endless OS 主要面向教育环境和领域。 网络连接受限因此，它标配了非常丰富的应用程序、内容和离线资源。它使用 OSTree 和 Flatpak 来维护一个强大且易于更新的基础架构，使其能够轻松部署在需要大量相同设备的教育中心或社会项目中。
他们的方法优先考虑 简单 以及自给自足：用户将获得一个已经“加载”了有用工具的系统，并且可以安心地知道系统的核心稳定且能够抵抗严重错误。
openSUSE MicroOS 和 SUSE Linux Enterprise Micro
openSUSE MicroOS 是一个旨在……的提案 服务器环境、容器和微服务它的设计很大程度上基于 Btrfs 和只读系统模型，特别注重自动化、故障恢复和容器（Podman、Kubernetes 等）的密集使用。
SUSE Linux Enterprise Micro 将这种方法应用于企业级应用，为关键任务型工作负载、边缘计算和物联网设备提供高度可控的基础架构。其目标是提供 一个极简平台经过强化且非常可预测，适合部署容器化服务。
NixOS 和 Guix
NixOS 是一个特例：它并非传统意义上的“不可变”只读系统，但其 Nix 包管理器和声明式方法实现了非常类似的效果。整个系统在 [此处应插入参考文献] 中有详细描述。 声明式配置文件安装软件包或更改选项意味着编辑该描述并重新构建系统，从而生成可在启动时选择的新一代系统。
这允许 以毫米级精度再现复杂环境它允许你通过几个命令执行系统范围的回滚，并按项目隔离依赖项。Guix 遵循类似的理念，拥有自己的管理器，并专注于软件自由。
其他相关分布
除了上述内容之外，不可变系统的目录每年都在增长。我们可以找到诸如此类的选择。 CoreOS （非常专注于容器和云计算） Ubuntu核心 （适用于物联网，基于快照） 混合操作系统 （它采用不可变的方法混合来自各种发行版的存储库）， UBOS （面向个人网络服务），或像 Talos Linux 或 Proton OS 这样的新项目，非常注重现代基础设施。
还有一些商业机构和技术咨询公司，它们的部分服务专门用于帮助企业…… 采用不可变架构整合 CI/CD 管道，自动化云部署（AWS、Azure 等），并在这些更稳定的基础上实施高级网络安全、可观测性和商业智能措施。
对于哪些人来说，使用不可变发行版是有意义的？
从我们所看到的一切来看，很明显，我们面对的并非毫无根据的潮流，而是…… 针对实际问题的技术应对措施 稳定性、安全性和维护性。那么，哪些因素最适合这款车型？
一方面，它们是绝佳的选择， 使用容器和可复现环境的开发人员拥有一个稳定的基础系统来启动容器、虚拟机和开发工具可以减少摩擦：如果出现故障，通常只会影响容器，而不会影响整个系统。
它们也强烈推荐给那些优先考虑以下方面的用户： 一台运行简单的台式机无需不断与损坏的依赖项或冲突的库作斗争。如果您懒得“调整”系统，只想把时间花在工作、学习或娱乐上，那么一个不可修改的发行版将是您的理想之选。
在企业和教育领域，其优势显而易见：当所有团队共享同一个系统镜像时，标准化安装就容易得多。IT 部门决定部署哪个版本的系统，进行全面测试，然后将其发送到数百台机器上，确保系统运行正常。 他们都会表现得一样。意外情况减少，支持工单也减少。
最后，对于那些将网络安全放在首位的用户来说，不可变数据库、应用程序隔离和原子更新的结合提供了一层额外的保护。虽然它并非万无一失，但 这提高了攻击者的门槛。 它试图通过修改根系统来实现持久化。
不可变 Linux 发行版代表着我们对操作系统理解的范式转变：它们不再是需要不断调整的对象，而是一个稳定、可预测且可完全替换的组件，我们可以基于此构建应用程序和服务。对于那些重视稳定性、安全性和干净部署的用户而言，这种方法正逐渐成为 GNU/Linux 世界中最重要的选择之一。
