用 QEMU 验证 NixOS 配置

版本范围：下列示例保留 NixOS 24.05 的教程上下文；该版本已结束维护。实际项目应选择受支持的发行版、锁定 nixpkgs revision，并核对相应选项。system.stateVersion 表示兼容性基线，不应随升级机械改动。本文命令是教学示例，未在目标系统运行验证。

翻译自 nix.dev: NixOS virtual machines

本章介绍如何创建和管理 NixOS 虚拟机，这是测试配置和学习 NixOS 的绝佳方式。

本章学习目标#

创建一个基本的 NixOS 虚拟机配置
使用 QEMU 运行虚拟机
配置图形界面（GNOME/Sway）
理解虚拟机参数

前置要求#

Linux 系统（支持虚拟化）
已安装 Nix（可通过 nix.dev/install-nix 安装）
基本的 Nix 语言知识

1. 基础配置#

创建一个 configuration.nix 文件：

{ config, pkgs, ... }:
{
  # 引导加载器配置
  boot.loader.systemd-boot.enable = true;
  boot.loader.efi.canTouchEfiVariables = true;

  # 创建用户
  users.users.alice = {
    isNormalUser = true;
    extraGroups = [ "wheel" ];  # 启用 sudo
    initialPassword = "<VM_TEST_PASSWORD>";   # 初始密码（仅演示用）
  };

  # 安装示例软件包
  environment.systemPackages = with pkgs; [
    cowsay
    lolcat
  ];

  # 系统版本
  system.stateVersion = "24.05";
}

2. 构建虚拟机#

使用 nix-build 命令构建虚拟机：

nix-build '<nixpkgs/nixos>' -A vm \
  -I nixpkgs=channel:nixos-24.05 \
  -I nixos-config=./configuration.nix

命令解析：

<nixpkgs/nixos>: NixOS 的入口文件
-A vm: 构建 vm 属性
-I nixpkgs=channel:nixos-24.05: 使用 NixOS 24.05 频道
-I nixos-config=./configuration.nix: 指定你的配置文件

3. 运行虚拟机#

构建完成后，会在当前目录生成 result 符号链接：

# 查看生成的文件
ls -R ./result

# 运行虚拟机（无图形界面）
QEMU_KERNEL_PARAMS=console=ttyS0 ./result/bin/run-nixos-vm -nographic

注意： 退出虚拟机后运行 reset，恢复终端设置。明文 initialPassword 只适用于可丢弃的隔离测试 VM；生产系统使用密码文件或经过核对的 SSH 公钥配置。

用户名：alice
密码：配置中替换的 <VM_TEST_PASSWORD>

测试安装的软件：

cowsay hello | lolcat

退出虚拟机：

sudo poweroff

清理虚拟机状态

每次运行虚拟机会在目录下创建 nixos.qcow2 磁盘镜像文件，包含虚拟机的状态。修改配置后，如果要清除旧密码与运行时状态，先停止该 VM、确认没有需要保留的数据，再删除它的磁盘：

rm nixos.qcow2

4. 图形化虚拟机（GNOME）#

要在虚拟机中运行 GNOME 桌面环境，修改配置：

{ config, pkgs, ... }:
{
  boot.loader.systemd-boot.enable = true;
  boot.loader.efi.canTouchEfiVariables = true;

  # 启用 X11
  services.xserver.enable = true;

  # 启用 GDM 和 GNOME
  services.xserver.displayManager.gdm.enable = true;
  services.xserver.desktopManager.gnome.enable = true;

  users.users.alice = {
    isNormalUser = true;
    extraGroups = [ "wheel" ];
    initialPassword = "<VM_TEST_PASSWORD>";
  };

  system.stateVersion = "24.05";
}

修改配置后重新执行前面的 VM 构建命令，再运行（不带 -nographic 参数）：

./result/bin/run-nixos-vm

使用预定义的安装镜像配置

NixOS 提供了预定义的图形安装镜像配置：

nix-shell -I nixpkgs=channel:nixos-24.05 -p "$(cat <<EOF
  let
    pkgs = import <nixpkgs> { config = {}; overlays = []; };
    iso-config = pkgs.path + /nixos/modules/installer/cd-dvd/installation-cd-graphical-gnome.nix;
    nixos = pkgs.nixos iso-config;
  in nixos.config.system.build.nixos-generate-config
EOF
)"

nixos-generate-config --dir ./

5. Wayland 桌面（Sway）#

要运行 Sway（Wayland 窗口管理器）：

{ config, pkgs, ... }:
{
  boot.loader.systemd-boot.enable = true;
  boot.loader.efi.canTouchEfiVariables = true;

  services.xserver.enable = true;
  services.xserver.displayManager.gdm.enable = true;

  # 启用 Sway
  programs.sway.enable = true;

  users.users.alice = {
    isNormalUser = true;
    extraGroups = [ "wheel" ];
    initialPassword = "<VM_TEST_PASSWORD>";
  };

  system.stateVersion = "24.05";
}

注意： 在虚拟机中运行 Wayland 可能需要特定的 QEMU 显示驱动：

./result/bin/run-nixos-vm -device virtio-vga

在配置中声明 QEMU 选项

{ config, pkgs, ... }:
{
  # ... 前面的配置 ...

  # 导入 QEMU 虚拟机模块
  imports = [ <nixpkgs/nixos/modules/virtualisation/qemu-vm.nix> ];

  # 配置 QEMU 选项
  virtualisation.qemu.options = [
    "-device virtio-vga"
  ];

  system.stateVersion = "24.05";
}

虚拟机配置选项#

查看所有可用的 QEMU 配置选项：

NixOS Options: virtualisation.qemu

实用技巧#

快速重启虚拟机

# 在虚拟机内执行
sudo reboot

强制停止虚拟机

# 从另一个终端确认该测试 VM 的 PID
pgrep -af qemu
# 只终止已确认的测试 VM；替换占位符后执行
kill <TEST_VM_PID>

查看虚拟机日志

QEMU_KERNEL_PARAMS=console=ttyS0 ./result/bin/run-nixos-vm -nographic 2>&1 | tee vm.log