从零开始学习在 Fedora Silverblue 独特不可变系统中安装设置现代化开发环境的工作流程与最佳实践

威震华夏关云长

1. Fedora Silverblue 简介

Fedora Silverblue 是 Fedora 工作站的一个变体，它采用了不可变操作系统（Immutable OS）的设计理念。与传统 Linux 发行版不同，Silverblue 的根文件系统是只读的，系统文件和应用通过 OSTree 技术进行原子更新。这种设计提供了更高的系统稳定性、安全性和可靠性，同时也带来了一些与传统 Linux 系统不同的使用方式。

1.1 不可变系统的优势

• 系统稳定性：由于系统文件是只读的，意外或恶意的系统修改几乎不可能发生。
• 原子更新：系统更新是原子的，要么成功要么失败，不会留下部分更新的状态。
• 回滚能力：可以轻松地将系统回滚到之前的版本。
• 可预测性：系统环境始终保持一致，减少了”在我的机器上能运行”的问题。

1.2 Silverblue 与传统 Fedora 的区别

2. 安装 Fedora Silverblue

2.1 系统要求

在安装之前，请确保您的系统满足以下最低要求：

• 64 位 x86 处理器（Intel 或 AMD）
• 至少 4GB RAM（推荐 8GB 或更多）
• 至少 20GB 可用磁盘空间（推荐 40GB 或更多）
• UEFI 固件（推荐，但 Legacy BIOS 也支持）

2.2 下载与安装

1. 访问Fedora Silverblue 官方网站下载最新的 ISO 镜像。
2. 创建一个可启动的 USB 驱动器。可以使用 Fedora Media Writer 或其他工具如dd命令：

2. # 检查 USB 设备名称（例如 /dev/sdb）
3. lsblk
5. # 使用 dd 命令写入 ISO 镜像（请将 /dev/sdb 替换为您的 USB 设备）
6. sudo dd if=Fedora-Silverblue-<version>-x86_64.iso of=/dev/sdb bs=4M status=progress oflag=sync

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1. 从 USB 驱动器启动计算机，并按照安装向导完成安装过程。

2.3 初始设置

安装完成后，进行一些基本设置：

2. # 更新系统
3. rpm-ostree update
5. # 重启以应用更新
6. systemctl reboot

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3. 理解 Silverblue 的工作方式

3.1 OSTree 和 rpm-ostree

OSTree 是一个用于管理可引导文件系统树的工具，类似于 Git，但用于操作系统二进制文件。rpm-ostree 结合了 OSTree 和 RPM 包管理的优点，提供了原子更新和回滚功能。

2. # 查看当前部署的版本
3. rpm-ostree status
5. # 查看可用的更新
6. rpm-ostree upgrade --check
8. # 应用更新
9. rpm-ostree upgrade
11. # 回滚到上一个版本
12. rpm-ostree rollback

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3.2 分层包（Layered Packages）

虽然 Silverblue 是不可变的，但您可以通过rpm-ostree添加额外的包，这些包会作为”层”添加到基础系统之上。

2. # 安装额外的包
3. rpm-ostree install vim tmux
5. # 卸载包
6. rpm-ostree uninstall vim
8. # 查看已安装的包
9. rpm-ostree list

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注意：频繁添加或删除分层包会增加系统复杂性，建议尽量使用 Flatpak 或 Toolbx 来管理应用和开发工具。

4. 使用 Toolbx 创建开发环境

Toolbx 是 Silverblue 中用于创建和管理命令行容器的工具，它提供了一个与主机系统集成的可变环境，非常适合开发工作。

4.1 安装和设置 Toolbx

Silverblue 默认已安装 Toolbx。如果没有，可以通过以下方式安装：

2. # 安装 toolbox
3. rpm-ostree install toolbox
5. # 重启系统
6. systemctl reboot

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4.2 创建和管理 Toolbx 容器

2. # 创建一个新的 toolbox 容器（默认使用 Fedora 镜像）
3. toolbox create
5. # 创建特定版本的 toolbox
6. toolbox create --image fedora:36
8. # 列出所有 toolbox 容器
9. toolbox list
11. # 进入 toolbox 容器
12. toolbox enter
14. # 退出 toolbox 容器
15. exit
17. # 删除 toolbox 容器
18. toolbox rm <container-name>

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4.3 在 Toolbx 中设置开发环境

进入 Toolbx 容器后，您可以像在传统 Fedora 系统中一样安装开发工具：

2. # 进入 toolbox
3. toolbox enter
5. # 更新系统
6. sudo dnf update
8. # 安装开发工具
9. sudo dnf install git vim nodejs python3 python3-pip gcc-c++
11. # 安装特定版本的 Python
12. sudo dnf install python3.9
14. # 设置全局 npm 配置
15. npm config set prefix ~/.npm-global
16. echo 'export PATH=~/.npm-global/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
17. source ~/.bashrc

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5. 使用 Flatpak 安装应用程序

Flatpak 是 Silverblue 中推荐的应用程序分发框架，它提供了沙盒环境，使应用程序与系统隔离。

5.1 安装 Flatpak 应用

2. # 添加 Flathub 仓库（如果尚未添加）
3. flatpak remote-add --if-not-exists flathub https://flathub.org/repo/flathub.flatpakrepo
5. # 安装应用程序
6. flatpak install flathub com.visualstudio.code
7. flatpak install flathub org.mozilla.firefox
8. flatpak install flathub com.slack.Slack
10. # 运行 Flatpak 应用
11. flatpak run com.visualstudio.code

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5.2 管理 Flatpak 应用

2. # 列出已安装的应用
3. flatpak list
5. # 更新应用
6. flatpak update
8. # 删除应用
9. flatpak uninstall com.visualstudio.code

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6. 设置不同语言的开发环境

6.1 Python 开发环境

在 Toolbx 容器中设置 Python 开发环境：

2. # 进入 toolbox
3. toolbox enter
5. # 安装 Python 和相关工具
6. sudo dnf install python3 python3-pip python3-virtualenv
8. # 创建虚拟环境
9. python3 -m venv myproject-env
11. # 激活虚拟环境
12. source myproject-env/bin/activate
14. # 安装 Python 包
15. pip install numpy pandas matplotlib jupyter
17. # 退出虚拟环境
18. deactivate

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6.2 Node.js 开发环境

2. # 进入 toolbox
3. toolbox enter
5. # 安装 Node.js 和 npm
6. sudo dnf install nodejs npm
8. # 使用 nvm 管理 Node.js 版本（推荐）
9. curl -o- https://raw.githubusercontent.com/nvm-sh/nvm/v0.39.1/install.sh | bash
10. source ~/.bashrc
12. # 安装特定版本的 Node.js
13. nvm install 16
14. nvm use 16
16. # 创建一个新的 Node.js 项目
17. mkdir my-node-project
18. cd my-node-project
19. npm init -y
21. # 安装依赖
22. npm install express dotenv

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6.3 Go 开发环境

2. # 进入 toolbox
3. toolbox enter
5. # 安装 Go
6. sudo dnf install golang
8. # 设置 Go 环境变量
9. echo 'export GOPATH=$HOME/go' >> ~/.bashrc
10. echo 'export PATH=$PATH:/usr/local/go/bin:$GOPATH/bin' >> ~/.bashrc
11. source ~/.bashrc
13. # 创建一个新的 Go 项目
14. mkdir -p $GOPATH/src/myproject
15. cd $GOPATH/src/myproject
17. # 初始化 Go 模块
18. go mod init myproject
20. # 安装依赖
21. go get github.com/gin-gonic/gin

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6.4 Rust 开发环境

2. # 进入 toolbox
3. toolbox enter
5. # 安装 Rust
6. curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
7. source ~/.cargo/env
9. # 创建一个新的 Rust 项目
10. cargo new my_rust_project
11. cd my_rust_project
13. # 添加依赖
14. echo 'serde = "1.0"' >> Cargo.toml
16. # 构建项目
17. cargo build

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7. 使用 Podman 进行容器开发

Podman 是一个无守护进程的容器引擎，与 Docker CLI 兼容，是 Silverblue 中进行容器开发的理想选择。

7.1 安装和设置 Podman

Silverblue 默认已安装 Podman。如果没有，可以通过以下方式安装：

2. # 安装 podman
3. rpm-ostree install podman podman-compose
5. # 重启系统
6. systemctl reboot

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7.2 使用 Podman

2. # 拉取镜像
3. podman pull ubuntu:latest
5. # 运行容器
6. podman run -it ubuntu:latest /bin/bash
8. # 列出运行的容器
9. podman ps
11. # 列出所有容器
12. podman ps -a
14. # 停止容器
15. podman stop <container-id>
17. # 删除容器
18. podman rm <container-id>
20. # 构建镜像
21. echo 'FROM fedora:latest
22. RUN dnf install -y httpd
23. CMD ["/usr/sbin/httpd", "-D", "FOREGROUND"]' > Dockerfile
25. podman build -t my-apache .
27. # 运行自定义镜像
28. podman run -d -p 8080:80 my-apache

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7.3 使用 Podman 管理容器化应用

2. # 创建 Podman 网络
3. podman network create my-network
5. # 使用 Podman Compose
6. echo 'version: "3"
7. services:
8.   web:
9.     image: nginx
10.     ports:
11.       - "8080:80"
12.     networks:
13.       - my-network
14.   db:
15.     image: postgres
16.     environment:
17.       POSTGRES_PASSWORD: example
18.     networks:
19.       - my-network
20. networks:
21.   my-network:' > docker-compose.yml
23. # 启动服务
24. podman-compose up -d
26. # 查看服务状态
27. podman-compose ps
29. # 停止服务
30. podman-compose down

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8. 配置开发工具

8.1 Visual Studio Code

使用 Flatpak 安装 VS Code：

2. flatpak install flathub com.visualstudio.code

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配置 VS Code 以在 Toolbx 中使用开发工具：

1. 打开 VS Code
2. 安装 “Remote - SSH” 扩展
3. 配置 SSH 连接到 Toolbx 容器

或者，您可以在 Toolbx 中安装 VS Code 并通过 X11 转发运行：

2. # 进入 toolbox
3. toolbox enter
5. # 安装 VS Code
6. sudo dnf install code
8. # 运行 VS Code
9. code

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8.2 IntelliJ IDEA

使用 Flatpak 安装 IntelliJ IDEA：

2. flatpak install flathub com.jetbrains.IntelliJ-IDEA-Community

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8.3 配置 Git

2. # 进入 toolbox
3. toolbox enter
5. # 安装 Git
6. sudo dnf install git
8. # 配置 Git
9. git config --global user.name "Your Name"
10. git config --global user.email "your.email@example.com"
11. git config --global core.editor vim
13. # 生成 SSH 密钥
14. ssh-keygen -t ed25519 -C "your.email@example.com"
16. # 查看公钥并添加到 GitHub/GitLab
17. cat ~/.ssh/id_ed25519.pub

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9. 系统维护和最佳实践

9.1 定期更新系统

2. # 检查可用更新
3. rpm-ostree upgrade --check
5. # 应用更新
6. rpm-ostree upgrade
8. # 重启以应用更新
9. systemctl reboot

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9.2 管理存储空间

2. # 查看系统使用情况
3. df -h
5. # 清理旧部署
6. rpm-ostree cleanup
8. # 清理 Podman 资源
9. podman system prune
11. # 清理 Flatpak 缓存
12. flatpak uninstall --unused

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9.3 备份和恢复

2. # 备份主目录
3. rsync -aAXv /home/username /path/to/backup/location
5. # 备份系统配置
6. sudo cp -r /etc /path/to/backup/location
8. # 备份 Toolbx 容器
9. toolbox list
10. # 记录容器列表，以便在恢复时重新创建

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9.4 性能优化

2. # 禁用不必要的服务
3. systemctl list-unit-files --state=enabled
4. sudo systemctl disable <service-name>
6. # 优化内存使用
7. echo 'vm.swappiness=10' | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
8. sudo sysctl -p
10. # 优化 SSD（如果使用 SSD）
11. echo 'noop' | sudo tee /sys/block/sda/queue/scheduler
12. echo 'vm.swappiness=10' | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
13. echo 'vm.vfs_cache_pressure=50' | sudo tee -a /etc/sysctl.conf
14. sudo sysctl -p

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10. 故障排除

10.1 常见问题及解决方案

2. # 检查 toolbox 状态
3. toolbox list
5. # 如果容器损坏，尝试删除并重新创建
6. toolbox rm <container-name>
7. toolbox create

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2. # 检查 Flatpak 安装
3. flatpak list
5. # 重新安装应用
6. flatpak uninstall <app-id>
7. flatpak install <app-id>
9. # 检查权限
10. flatpak override --user --filesystem=home <app-id>

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2. # 回滚到上一个版本
3. rpm-ostree rollback
5. # 重启系统
6. systemctl reboot

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2. # 检查 Podman 网络
3. podman network ls
5. # 重启 Podman 服务
6. systemctl --user restart podman
8. # 检查防火墙设置
9. sudo firewall-cmd --list-all
10. sudo firewall-cmd --add-service=http --permanent
11. sudo firewall-cmd --reload

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10.2 获取帮助

• Fedora Silverblue 文档：https://docs.fedoraproject.org/en-US/fedora-silverblue/
• Fedora 社区论坛：https://discussion.fedoraproject.org/
• Fedora IRC 频道：#fedora on Libera.Chat
• GitHub 问题跟踪：https://github.com/fedora-silverblue

11. 结论

Fedora Silverblue 提供了一种创新的、不可变的操作系统体验，特别适合那些重视系统稳定性和安全性的开发者。通过结合 Toolbx、Flatpak 和 Podman 等工具，您可以在 Silverblue 上创建一个强大而灵活的开发环境。

虽然 Silverblue 的工作流程与传统 Linux 发行版有所不同，但一旦适应了这种模式，您将受益于其提供的系统稳定性、安全性和可预测性。通过遵循本文介绍的最佳实践，您可以充分利用 Silverblue 的优势，同时保持高效的开发工作流程。

随着不可变操作系统概念的普及，掌握 Silverblue 的工作方式不仅对当前的开发工作有帮助，也为未来可能更广泛采用的不可变系统模式做好准备。