- 不可變的 Linux 發行版將系統基礎鎖定為唯讀，並以完整鏡像的形式應用原子更新。
- 這種方法顯著提高了穩定性、安全性和透過快速可靠的回滾來還原變更的能力。
- 他們的模式尤其適用於企業、雲端、教育和容器化開發環境，在這些環境中，同質性至關重要。
- 但是，與傳統發行版相比，它們降低了底層靈活性，帶來了相容性挑戰，並且需要改變使用習慣。
在 GNU/Linux 生態系中，關於…的討論越來越多。 不可改變的分佈幾年前，這個概念聽起來還非常小眾，但現在它開始逐漸進入桌上型用戶、企業、教育機構甚至遊戲玩家的討論範圍。如果你一直使用像 Ubuntu、Linux Mint 或 Debian 這樣的經典發行版，那麼系統無法修改的想法聽起來可能像是科幻小說……但這正是關鍵所在。
這種系統提倡一種思維方式的轉變：不再使用Linux，而是採取另一種思維方式。 你不斷地觸摸和調整由於軟體包不斷更新迭代，有時甚至會破壞系統，不可變發行版依賴一個密封、可預測且極難被破壞的基礎系統。讓我們仔細了解它們是什麼、如何運作、有哪些優勢、有哪些缺點，以及目前有哪些具體的應用案例，以便您決定是否值得一試。
什麼是不可更改的Linux發行版？
當我們談到不可變發行版時，我們指的是這樣一個系統： 作業系統的核心部分以唯讀方式掛載。這個「基礎層」通常包括核心、關鍵庫、核心 GNU 工具、桌面環境以及專案認為構成系統核心的一小部分基本實用程式。
在傳統的發行版中，每個軟體包都是單獨安裝和更新的：你運行軟體包管理器，下載 .deb、.rpm 或類似文件，修改系統文件，所有這些都混雜在同一個目錄樹中。而另一方面，在不可變發行版中， 資料庫以完整鏡像或快照的形式進行管理。類似於 ISO 或系統快照，更新時會批次替換。
這意味著，在正常情況下，您或其他任何進程都無法修改關鍵系統檔案。根目錄保持非活動狀態。 已鎖定為唯讀這些變更被降級到其他層：容器、用於使用者資料的單獨目錄，或應用在基礎之上但不直接接觸基礎的覆蓋儲存。
需要注意的是，不可更改性影響的是系統核心，而不是您的文件或使用者設定。您的個人資料夾將保持不變。 完全可錄製每次重新啟動電腦，你的照片、文件或項目都不會遺失。真正被「鎖進保險箱」的是底層作業系統。
不可變的Linux系統內部運作原理
為了實現這種行為，不可變發行版結合了 各種技術和方法 兩者結合起來，帶來了與傳統桌面發行版截然不同的體驗。
關鍵要素之一是使用 只讀掛載檔案系統 對於系統根目錄，啟動時，基礎鏡像以密封形式呈現；如果有人試圖修改關鍵文件，他們將無法寫入。所有使用者自訂設定都儲存在更高層級、使用者主目錄下的設定目錄或特定磁碟區中。
另一個關鍵特徵是 原子級更新以全圖像形式呈現該發行版不會逐一套用補丁，而是產生一個新的系統鏡像版本。更新時，系統會下載這個新鏡像，並行進行準備工作，然後在重新啟動時從該鏡像啟動。如果出現問題，只需選擇先前的鏡像（回溯），即可在幾秒鐘內恢復到先前的狀態。
分層也至關重要：基礎系統、應用程式和使用者資料分別位於清晰區分的環境中。應用程式通常使用 Flatpak、Snap、Podman、OCI 容器或 Nix/Guix 等聲明式管理器等技術進行安裝。 他們將每個應用程式與系統隔離。 其餘程式則採用 iOS/Android 風格。
這些發行版大多結合了以下的專用工具： OSTree、rpm-ostree、Nix 或 GuixOSTree 和 rpm-ostree 允許您將系統視為版本化快照的儲存庫，而 Nix 和 Guix 則以聲明式的方式描述整個系統：不僅包括已安裝的軟體包，還包括它們的配置，因此您可以一遍又一遍地以手術般的精確度重現同一台機器。
傳統發行版與不可變發行版的區別
為了充分理解這些系統提供的功能，將它們與您已有的知識進行比較會很有幫助。從概念上講，這種變化是… 遠遠超出「唯讀」的範疇.
更新模型
在 Fedora Standard、Debian、Ubuntu 或 Mint 等經典發行版中，軟體套件管理器會下載並安裝各種軟體套件。 更新各個元件今天核心更新，明天圖形庫更新，後天某個應用程式更新。每次變更都會直接寫入活動系統，因此存在版本組合可能導致某些功能失效的風險。
在不可變分散式系統中，理念有所不同：更新是 完整且連貫的影像 這是基礎系統的一部分。所有元件都已建置、測試並打包成一個整體。您下載該整體後，重新啟動系統即可從中啟動。這大大降低了因更新中斷而導致系統卡死或特定軟體包使系統處於不一致狀態的可能性。
系統安全性
在可變發行版中，任何允許寫入系統根目錄的安全漏洞都可能導致系統崩潰。 修改關鍵文件二進位檔案、函式庫、系統服務等等。甚至你自己的操作——在最糟糕的時刻以管理員權限運行的命令——都可能導致系統崩潰。
在不變的分銷中，密封底座起到了一種作用。 防彈背心系統攻擊者很難透過修改根目錄來長期駐留在系統中，因為在正常運作期間他們根本無法寫入根目錄。惡意或意外的變更通常僅限於使用者層或容器，這些區域更容易清理。
管理和定制
在傳統模式下，您可以完全自由地修改幾乎所有內容：編譯自己的核心、替換系統庫、手動編輯 /etc 目錄下的檔案…這提供了極大的靈活性，但也帶來了持續不斷的風險。 可能出現的失誤 這些會隨著時間的推移而累積。
在一個不可變系統中，這種自由的運用方式有所不同：你不是修改基礎系統，而是透過層、容器、Flatpak 等工具或聲明式管理器來擴展系統。你可以進行很多自定義，但是… 你不會破壞基礎影像。對於一些高級用戶來說，這可能是一種限制；而對於另一些用戶來說，這是一件好事，因為它使他們免受長期問題的困擾。
變化的可逆性
在可變發行版中回滾通常是可能的，但並不十分方便：你必須… 卸載軟體包，重新安裝先前的版本 或只能進行完整備份。系統究竟在哪個環節出了問題並不總是很清楚，而恢復到特定狀態可能會非常麻煩。
相較之下，在不可變發行版中，回滾是設計的一部分。由於系統由版本化的鏡像組成，因此可以隨時進行回滾。 以往各州的歷史如果更新後出現不穩定情況，只需選擇先前的鏡像即可恢復正常。對於生產環境和企業而言，這種安全「回滾」功能可顯著減少停機時間。
不可變Linux發行版的優勢
整個裝置都很有意義，因為它帶來了一系列的… 好處 這與目前對安全性、大規模部署和易於維護的需求非常契合。
或許最顯而易見的一點是… 長期穩定透過避免資料庫被隨意修改並採用原子更新，可以最大限度地降低因依賴關係解析不當或版本衝突而導致系統無法使用的風險。對於「必須始終保持運作」的伺服器、工作站或桌上型電腦而言，這種可預測性至關重要。
同時，不變性大大加強了 抵禦持續攻擊的安全保障如果攻擊者無法寫入系統根目錄，他們就很難在系統二進位檔案中植入後門或修改啟動服務。任何對底層系統的意外變更都很容易被偵測到，因為底層系統本來就不應該改變。
另一個主要好處是 簡化維護對於系統管理員而言，能夠將同一鏡像部署到數十台甚至數百台計算機，並確保它們共享完全相同的基礎系統，這大大降低了維運的複雜性。更新只需測試一次，即可均勻分發。
將其與容器、Flatpak、Snap 或其他通用格式結合使用，可以清楚地將基礎系統與應用程式分開。這完全符合最佳實踐。 DevOps、CI/CD 與設計安全您可以自動部署、以受控方式套用修補程式、監控鏡像狀態，並維護可重現的測試、開發和生產環境。
在企業、工業、雲端、邊緣或物聯網環境中，許多機器必須共享相同的配置，任何故障都會造成極其高昂的代價，因此，不可變的 Linux 發行版提供了一個極具吸引力的基礎。它們的同質性和易於恢復先前版本是其關鍵優勢。 營運風險降低 並協助進行審計和監管合規。
不可變分佈的缺點和局限性
儘管說了這麼多優點，但聲稱這款車型完美無缺是不準確的。它還有… 明顯的缺點 以及在某些情況下，它可能不是最佳選擇，特別是如果您來自高度「可修改」的 Linux 系統。
第一個主要缺點是 底層柔韌性降低如果你喜歡對系統的每個細節進行微調、編譯自訂核心或安裝會影響系統根本原因的特殊軟體包，那麼你會發現自己受到更多限制。許多深度修改本來就不適合直接在不可變的發行版上進行。
與此相關的是 軟件兼容性儘管 Flatpak 和 Snap 等格式已經取得了很大的進步，但仍然有一些程式只能以傳統軟體包（deb、rpm 等）的形式分發，或者需要非常特定的權限、系統整合或對目錄的控制，而這些在不可變的環境中不能輕易觸碰。
儲存方面也存在成本。 容器、原子更新和多鏡像 這意味著在一段時間內，系統的多個版本和庫的多個副本會共存。此外，每個 Flatpak/Snap 打包的應用程式都可能包含自己的依賴項，導致一些在傳統發行版中程式間共享的內容重複出現。
另一點要考慮的是 學習曲線並不是說不可變發行版本質上更複雜，但它們確實會迫使你改變習慣：你不再使用傳統的套件管理器安裝所有內容，而是開始使用容器、聲明式系統或像 rpm-ostree 這樣的特定工具，你調試問題的方式也會隨之改變。
最後，有人指出，這種方法可能會阻礙某些與直接「接觸」系統密切相關的開發工作流程：例如，試驗基礎系統建置、自訂核心或高度特定的修補程式。雖然這些操作仍然可以進行，但是… 這並非它們最優化的應用場景。 這些分佈。
不可變Linux發行版的典型例子
如今，應用不可變性概念的Linux發行版種類繁多，有些面向通用桌面應用，有些則面向伺服器、雲端、邊緣或物聯網應用。讓我們來看看最常見的幾種。 代表 以及收件人是誰。
Fedora Silverblue、Kinoite 和家族
Fedora Silverblue 可能是 Linux 桌面系統中最為人所知的例子。它是 Fedora Workstation 的一個變體，其中 基礎系統由 OSTree/rpm-ostree 管理。提供完全不變的GNOME體驗。圖形應用程式主要透過Flatpak安裝，開發工作負載通常在Podman容器中運行。
除了 Silverblue 之外，還出現了其他一些變體，它們共享同一個不可變的基礎，但改變了圖形環境。一個明顯的例子是… 淺頂軟呢帽它基於 KDE Plasma，對於想要現代、精緻且不易損壞的桌面環境的用戶來說，尤其是在新型筆記型電腦或 Framework 等硬體上，它變得非常有趣。
香草操作系統
Vanilla OS 是基於 Ubuntu 的發行版，它採用不可變性理念，提供簡潔的 GNOME 體驗。其最顯著的特點之一是它使用了… ABRoot 和 Apx 管理器這樣一來，就可以在容器內運行來自其他發行版的軟體包，以可控的方式混合不同的生態系統，而不會破壞基礎。
它是專門為…設計的 最終用戶 他們想要一個現代化的系統，如果他們之前使用過 Ubuntu，那麼這個系統應該看起來比較熟悉，但同時又具備不可變性等優點，並且能夠非常方便地安裝軟體，而不會出現複雜的問題。
SteamOS
SteamOS 由 Valve 開發，基於 Debian，是 Steam Deck 的標配作業系統。雖然許多人只將其視為“便攜式遊戲機的操作系統”，但實際上… 這是一個非常清晰的不可變 Linux 應用範例。 面向大眾市場的產品，完全針對電玩遊戲進行了最佳化。
其理念是，系統核心保持穩定並由Valve控制，而使用者可以在不影響該層的情況下安裝遊戲和進行調整。 保證持續更新 對於數百萬台相同的設備而言，這降低了罕見的實驗導致主機故障的可能性。
無盡的操作系統
Endless OS 主要面向教育環境和領域。 網路連線受限因此，它標配了非常豐富的應用程式、內容和離線資源。它使用 OSTree 和 Flatpak 來維護一個強大且易於更新的基礎架構，使其能夠輕鬆部署在需要大量相同設備的教育中心或社會專案中。
他們的方法優先考慮 簡單 以及自給自足：使用者將獲得一個已經「加載」了有用工具的系統，並且可以安心地知道系統的核心穩定且能夠抵抗嚴重錯誤。
openSUSE MicroOS 與 SUSE Linux Enterprise Micro
openSUSE MicroOS 是一個旨在…的提案 伺服器環境、容器和微服務它的設計很大程度上是基於 Btrfs 和唯讀系統模型，特別注重自動化、故障復原和容器（Podman、Kubernetes 等）的密集使用。
SUSE Linux Enterprise Micro 將此方法應用於企業級應用，為關鍵任務型工作負載、邊緣運算和物聯網設備提供高度可控的基礎架構。其目標是提供 一個極簡平台經過強化且非常可預測，適合部署容器化服務。
NixOS 和 Guix
NixOS 是一個特例：它並非傳統意義上的「不可變」唯讀系統，但其 Nix 套件管理器和聲明式方法實現了非常類似的效果。整個系統在 [此處應插入參考文獻] 中有詳細描述。 聲明式設定檔安裝軟體包或更改選項意味著編輯該描述並重新建置系統，從而產生可在啟動時選擇的新一代系統。
這允許 以毫米級精度再現複雜環境它允許你透過幾個命令執行系統範圍的回滾，並按專案隔離依賴項。 Guix 遵循類似的理念，擁有自己的管理器，並專注於軟體自由。
其他相關分佈
除了上述內容之外，不可變系統的目錄每年都在成長。我們可以找到諸如此類的選擇。 酷睿 （非常專注於容器和雲端運算） Ubuntu核心 （適用於物聯網，基於快照） 混合操作系統 （它採用不可變的方法混合來自各種發行版的儲存庫）， UBOS （面向個人網路服務），或像 Talos Linux 或 Proton OS 這樣的新項目，非常注重現代基礎設施。
還有一些商業機構和技術諮詢公司，它們的部分服務專門用於幫助企業… 採用不可變架構整合 CI/CD 管道，自動化雲端部署（AWS、Azure 等），並在這些更穩定的基礎上實施進階網路安全、可觀測性和商業智慧措施。
對哪些人來說，使用不可變發行版是有意義的？
從我們所看到的一切來看，很明顯，我們面對的並非毫無根據的潮流，而是… 針對實際問題的技術應對措施 穩定性、安全性和維護性。那麼，哪些因素最適合這款車型呢？
一方面，它們是絕佳的選擇， 使用容器和可復現環境的開發人員擁有一個穩定的基礎系統來啟動容器、虛擬機器和開發工具可以減少摩擦：如果發生故障，通常只會影響容器，而不會影響整個系統。
它們也強烈推薦給那些優先考慮以下方面的用戶： 一台運作簡單的桌上型電腦無需不斷與損壞的依賴項或衝突的庫作鬥爭。如果您懶得「調整」系統，只想把時間花在工作、學習或娛樂上，那麼一個不可修改的發行版將是您的理想選擇。
在企業和教育領域，其優勢顯而易見：當所有團隊共享同一個系統鏡像時，標準化安裝就容易得多。 IT 部門決定部署哪個版本的系統，進行全面測試，然後將其傳送到數百台機器上，確保系統運作正常。 他們都會表現得一樣。意外情況減少，支援工單也減少。
最後，對於那些將網路安全放在首位的用戶來說，不可變資料庫、應用程式隔離和原子更新的結合提供了一層額外的保護。雖然它並非萬無一失，但 這提高了攻擊者的門檻。 它試圖透過修改根系統來實現持久化。
不可變 Linux 發行版代表我們對作業系統理解的典範轉移：它們不再是需要不斷調整的對象，而是一個穩定、可預測且可完全替換的元件，我們可以基於此建立應用程式和服務。對於那些重視穩定性、安全性和乾淨部署的使用者而言，這種方法正逐漸成為 GNU/Linux 世界中最重要的選擇之一。
