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# 📦 Strategische Integration von Butane & Ignition in NexusOS
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> **Autor:** Markus Maiwald
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> **Mitwirkung:** Voxis / GPT DevMode
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> **Status:** Strategisch festgelegt
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> **Ziel:** Klare Einbindung von Butane und der Ignition Robotics Suite in das Entwicklungs- und Architekturmodell von NexusOS
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## 🧭 Einleitung
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**Butane** (YAML → Ignition JSON) und die **Ignition Robotics Suite** sind keine bloßen Nebenpfade. Sie sind strategische Komponenten, die zwei essenzielle Funktionen für NexusOS erfüllen:
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1. **Deklarative Day-Zero-Provisionierung:** Butane liefert eine Blaupause für unsere eigene Konfigurationssprache und das Provisioning-System von NexusOS.
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2. **Komplexe Build-Validierung:** Die Ignition Robotics Suite dient als realweltlicher "Torture Test" für den `nexus` Builder und die `.npk`-Architektur.
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## 🔧 1. Butane & Ignition: Die Blaupause für deklarative Erstkonfiguration
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### 💡 Problemstellung
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Wie bringt man ein unverändertes ISO-Image bei seinem allerersten Boot in einen exakten, reproduzierbaren Zustand – ohne interaktive Eingaben oder nachgelagerte Skripte?
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### ✅ Lösung & Integration in NexusOS
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#### 📍 Phase 0–1: Sofortiger Einsatz von Butane
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- Verwendung von `.bu`-Dateien (Butane YAML) zur Erstellung deterministischer Bootkonfigurationen
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- Nutzung für Prototyping, Developer-VMs, QEMU-Bootszenarien
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- `nexus build-image --provision-with ignition` erzeugt ISO/VM mit Provisioning-Config
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#### 📍 Phase 2–4: Transpiler-Architektur – Butane als konzeptionelles Vorbild
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- Entwicklung einer typ-sicheren, deklarativen EDSL `NimPak` (`system.nexus.nim`)
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- Das native Tool `nexus` transpiliert `NimPak` nach Ignition JSON oder ein eigenes natives Format
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- Ziel: Volle Kontrolle, Reproduzierbarkeit und Integration in CI/CD (`nexus system-image --target=gcp`)
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#### 🛠️ Beispiel-Ziel-CLI:
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```bash
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nexus init --from-butane config.bu # Migration vorhandener Konfigurationen
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nexus system-image --target=gcp # Generiert vollständiges System-Image inkl. Ignition-Config
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```
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#### 🌐 Cloud- & Bare-Metal-Usecase
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- Kompatibilität zu CoreOS/Flatcar beibehalten
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- Strategie zur Skalierung in Plattformen wie "IT Qube" oder beliebige Cloud-Flotten
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## 🧪 2. Ignition Robotics Suite: Der kanonische Testfall für `.npk` & `nexus`
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### 🎯 Ziel
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Validierung der NexusOS Build-Toolchain an einem realweltlichen, hochkomplexen Open-Source-Stack (Ignition Gazebo).
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### 🔬 Integration & Nutzen
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| Paket | Nutzen für NexusOS |
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| `ignition-gazebo` | Tiefes Abhängigkeitsnetzwerk, ideal als Build-Stresstest |
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| `ignition-tools` | Leichtgewichtig, für erste Tests & CI geeignet |
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| `ignition-validate` | Validator-Logik für unsere `.npk-specs/schema.yaml` |
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### 📍 Testziele:
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- Prüfung von `nimplates` für komplexe CMake-Projekte
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- Reproduzierbare Builds via `nip build` & `nip verify`
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- Showcase: „Wenn NexusOS diesen Stack besser paketiert als AUR oder Debian, haben wir gewonnen.“
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## 🔗 Strategische Roadmap-Zuordnung
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| Phase | Komponente | Aktion |
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| 0–1 | Butane | Nutzung als Day-Zero-Provisionierung für ISO/VM-Tests |
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| 2 | ignition-tools | Erste `.npk`-Pakete, Tests mit `nip` |
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| 3 | ignition-validate | Einbindung in Schema- und Validierungslogik |
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| 3–4 | `nexus` Provisioner | Entwicklung von `NimPak` + Transpiler nach Ignition JSON |
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| 4 | ignition-gazebo | Showcase für kompletten, komplexen Stack in NexusOS |
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```mermaid
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graph LR
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A[Endbenutzer/Admin] --> B(Admin Dashboard Frontend - Vue3)
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B --> C(Core Backend API - Go)
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C --> D(Workflow Engine - Temporal.io)
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C --> E(PostgreSQL Datenbank - State, Config, Audit)
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C --> F(Secrets Management - HashiCorp Vault)
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D -- Triggers Tasks --> G(Go Backend Worker)
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G -- Uses Client --> H(M365 Graph API Client - Go SDK)
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G -- Uses Client --> I(Google Workspace API Client - Go SDK)
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G -- Uses Client --> J(Zitadel API Client - Go)
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G -- Executes --> K(OpenTofu Wrapper - Go)
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G -- Executes --> L(Helm Wrapper - Go SDK/CLI)
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G -- Interacts --> M(Kubernetes Client - client-go)
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H --> N(Microsoft 365 Tenant API)
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I --> O(Google Workspace Tenant API)
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J --> P(Zitadel Identity Platform)
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K -- Manages --> Q(Cloud Resources - DBs, Storage etc.)
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L -- Deploys/Manages --> R(Deployed Apps on K8s - Nextcloud etc.)
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M -- Interacts --> S(Kubernetes Cluster API - Talos)
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P -- IdP/Broker for --> R
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P -- External IdP --> N
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P -- External IdP --> O
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style F fill:#f9d,stroke:#333,stroke-width:2px
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style D fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px
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style P fill:#ccf,stroke:#333,stroke-width:2px
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style S fill:#d9ead3,stroke:#333,stroke-width:2px
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style Q fill:#d9ead3,stroke:#333,stroke-width:2px
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style R fill:#d9ead3,stroke:#333,stroke-width:2px
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```
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Here’s a structured **Phased Replacement Plan** for how NexusOS evolves from using **Butane + Ignition** to developing and owning a **fully native declarative provisioning system**, while maintaining compatibility.
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## 📈 **Phased Replacement Plan: Butane & Ignition → NexusOS Native Provisioning**
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```mermaid
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graph TD
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A[Phase 0–1: Bootstrap with Butane + Ignition] --> B[Phase 2: NexusOS Provisioning DSL]
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B --> C[Phase 3: Native Transpiler (nexus → ignition.json)]
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C --> D[Phase 4: Native Executor Replacing Ignition]
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D --> E[Phase 5: Portable Nexus Provisioner + Compatibility Layer]
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```
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## 🧩 Phase Overview
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### 🔹 **Phase 0–1: Bootstrap using Butane + Ignition**
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> *“Don’t reinvent yet — just boot.”*
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* Use official `butane` CLI to define `.bu` YAML
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* Transpile to `.ign` JSON files
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* Embed Ignition JSON in LiveCD initramfs or pass via GCP/EC2 metadata
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* NexusOS boots and provisions using upstream Ignition binary
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✅ **Fast path to bootable ISO & reproducible setup**
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### 🔹 **Phase 2: Develop the `NimPak` Provisioning DSL**
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> *“Replace the input language, not the backend.”*
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* Define system in a type-safe EDSL (`system.nim`)
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* Add standard building blocks (users, files, services, systemd units, filesystems)
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* DSL compiles to internal AST (not yet targeting JSON)
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✅ **Begin shaping our own syntax & abstraction model**
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### 🔹 **Phase 3: Write Native Transpiler (`nexus provision --ignition`)**
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> *“Generate compatible `.ign` JSON from `system.nim`.”*
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* Translate `system.nim` → `.ign` JSON via native Nim transpiler
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* Ensure full compatibility with existing Ignition-based systems
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* Enables complete replacement of Butane
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✅ **Drop Butane, NexusOS now controls all authoring & config generation**
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### 🔹 **Phase 4: Native Executor replaces Ignition**
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> *“Replace the runtime engine with our own init hook.”*
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* Implement minimal executor in early userland (e.g. Toybox init or custom Nim binary)
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* Reads `provision.npk.json` or `system.nim` AST directly
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* Applies provisioning actions: file writes, user setup, fstab, etc.
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✅ **No dependency on upstream Ignition; fully Nexus-native**
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### 🔹 **Phase 5: Nexus Provisioner (Universal Init + Translator)**
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> *“Support both NexusOS and compatible systems.”*
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* `nexus provision --target flatcar` or `--target ignition` produces compatible `.ign` JSON
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* Provide `nexus-init` binary: tiny FOSS init-time runner usable on other distros (optional)
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* Portable across cloud platforms, edge, or bare-metal
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✅ **Becomes provisioning standard for deterministic OS deployment across systems**
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## 🔄 Feature Matrix by Phase
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| Feature | Phase 0–1 | Phase 2 | Phase 3 | Phase 4 | Phase 5 |
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| ------------------------------- | --------- | ------- | ------- | ------- | ------- |
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| Use of Butane | ✅ | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ |
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| Use of Ignition runtime | ✅ | ✅ | ✅ | ❌ | ❌ |
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| Own DSL for system config | ❌ | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ |
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| Native provisioner logic | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ |
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| Backward compatibility (`.ign`) | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ |
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| Cross-platform provisioning | ❌ | ❌ | ❌ | ⚠️ | ✅ |
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## 💡 Summary
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NexusOS **initially leans on Butane and Ignition**, but with every phase:
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* **More ownership is gained**
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* **More abstraction power is unlocked**
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* **More control over security, reproducibility, and provisioning logic is achieved**
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By **Phase 5**, NexusOS becomes a **provisioning standard** itself — usable even outside NexusOS, similar to what Nix did with flakes and NixOps.
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## 🧠 Fazit
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Butane & Ignition sind **strategische Testfelder** und **Blaupausen**. Sie liefern einerseits sofortige Werkzeuge zur Provisionierung, andererseits die konzeptionellen Grundlagen für unsere eigene, überlegene Lösung.
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Wenn NexusOS in der Lage ist:
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- komplexe Systeme wie Ignition Robotics eleganter zu bauen, und
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- Provisionierung genauso deterministisch wie eine Software-Build-Pipeline zu behandeln,
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dann haben wir den Schritt vom klassischen Linux-Distro-Baukasten zu einer modernen, deklarativen OS-Plattform vollzogen.
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> *"Wir bauen keine Distro. Wir bauen ein Betriebssystem, das sich selbst versteht."* 🐧
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