深度分析Git的内部原理!包管你看不懂

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开发者 2024-10-3 09:26:05 114 0 来自 中国
前言

我们知道Git是一款良好的版本控制工具,在分支管理方面相比SVN有很大上风。SVN创建分支的原理现实上是对于整个文件的拷贝,那么Git怎样实现的呢?为什么服从就比SVN高?通过学习Git的内部原理,各人会有很清楚的熟悉。
Git堆栈布局

当我们使用git init下令使文件变成可以由git管理的目录后,会在当前文件目录下天生.git目录的文件,说明git版本控制工作主要在这个目录里。先来看下.git文件的目录布局。
我们在一个目录下创建2020_05_24_git目录,实行git init初始化堆栈
这是一个处于初始状态的git堆栈,检察堆栈目录
$ tree.|-- HEAD    // 当前引用|-- config  // 这个是Git堆栈的设置文件|-- description // 堆栈的形貌信息,主要给gitweb等git托管体系使用|-- hooks   // 存放一些shell脚本|   |-- applypatch-msg.sample|   |-- commit-msg.sample|   |-- fsmonitor-watchman.sample|   |-- post-update.sample|   |-- pre-applypatch.sample|   |-- pre-commit.sample|   |-- pre-merge-commit.sample|   |-- pre-push.sample|   |-- pre-rebase.sample|   |-- pre-receive.sample|   |-- prepare-commit-msg.sample|   |-- push-to-checkout.sample|   `-- update.sample|-- info|   `-- exclude|-- objects // 存放全部的git对象|   |-- info|   `-- pack`-- refs    // 分支或tag信息    |-- heads    `-- tags8 directories, 17 files此中,最最告急的就是objects目录,别的的在这里就不睁开了。
详解objects目录

概念(blob、tree、commit)

objects目录就是一个'筐',git的焦点对象都往内里'装'
objects目录主要存放三种范例的对象,blob、tree、commit,这三种对象是干嘛的,之间的关系放在最后再给各人讲。大概就是blob指定了一个文件、tree形貌目录布局、commit指的终极提交。
天生blob文件(git add)

我们添加一个src/test.txt文件进入暂存区,即实行git add,检察目录布局如下
...|-- objects|   |-- 3b|   |   `-- 18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dad|   |-- info|   `-- pack...我们有一个object已经被装入到“筐”中了。我们看到objects目录下是一些以哈希值定名的文件和目录,此中目录由两个字符构成,是每个object hash值的前两个字符。hash值后续的字符串用于定名对应的object文件。在这里我们的object的hash值(实质是sha-1算法)为3b18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dad,于是这个对象就被放入名为3b的目录下,对应的object文件为18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dad。
使用git cat-file -t检察object范例,git cat-file -p检察object的内容
$ git cat-file -t 3b18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dadblob$ git cat-file -p 3b18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dadhello world可以发现,这个object的范例是blob,内容就是前面test.txt文件的内容
天生tree、commit文件(git commit)

提交暂存区的变动,实行git commit下令
$ git commit -m "first commit"[master (root-commit) e62c49a] first commit 1 file changed, 1 insertion(+) create mode 100644 test.txt检察.git目录布局如下
...|-- objects|   |-- 3b|   |   `-- 18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dad  //blob|   |-- 5a|   |   `-- cc09a9c845b99fcd7849947502795b784deba8  //tree|   |-- c3|   |   `-- b8bb102afeca86037d5b5dd89ceeb0090eae9d  //tree|   |-- c8|   |   `-- 8f34a7728da3d6d5da7e690ba7e8c56b0d41a5  //commit|   |-- info|   `-- pack...可以发现,相比之前新增了3个目录文件,5a/cc09a9c845b99fcd7849947502795b784deba8
c3/b8bb102afeca86037d5b5dd89ceeb0090eae9d
c8/8f34a7728da3d6d5da7e690ba7e8c56b0d41a5
使用git cat-file -t检察object范例,git cat-file -p检察object的内容
$ git cat-file -t 5acc09a9c845b99fcd7849947502795b784deba8tree$ git cat-file -p 5acc09a9c845b99fcd7849947502795b784deba8040000 tree c3b8bb102afeca86037d5b5dd89ceeb0090eae9d    src$ git cat-file -t c3b8bb102afeca86037d5b5dd89ceeb0090eae9dtree$ git cat-file -p c3b8bb102afeca86037d5b5dd89ceeb0090eae9d100644 blob 3b18e512dba79e4c8300dd08aeb37f8e728b8dad    test.txt$ git cat-file -t c88f34a7728da3d6d5da7e690ba7e8c56b0d41a5commit$ git cat-file -p c88f34a7728da3d6d5da7e690ba7e8c56b0d41a5tree 5acc09a9c845b99fcd7849947502795b784deba8author xxx <xxx> 1621842818 +0800committer xxx <xxx> 1621842818 +0800first commit可以发现4个文件存在某种关系
blob、tree、commit文件的关系

要理清objects目录中各object间的关系,就必须要把握住一个关键概念:“每个commit都是git堆栈的一个快照
提交新文件时,objects目录布局的厘革

以一个commit为入口,我们能将其时objects下面的全部object接洽在一起。因此,上面4个object中的谁人commit对象就是我们分析各object关系的入口。我们根据上述4个object的内容将这4个object的关系构造为下面这幅表现图:
3.png 通过上图我们可以得出结论:

  • commit是对象关系图的入口;
  • tree对象用于形貌目录布局,每个目录节点都会用一个tree对象表现。目录间、目录文件间的条理关系会在tree对象的内容中表现;
  • 每个commit都会有一个root tree对象,代表项目根路径;
  • blob对象为tree的叶子节点,它的内容即为文件的内容
关于这三者的关系算是有点概念了,那么如果我修改了test.txt文件的内容并提交,会发生什么?


修改版本库已存在的文件时,objects目录布局的厘革

我们修改src/test.txt文件的内容,并提交到本地堆栈后,构建出全部object的关系构造表现图:
通过上图我们可以看到:

  • 天生了新的blob对象,其父层的object对象也相应改变;
  • 新天生的commit对象会将第一个commit对象作为parent;
如果在根目录下添加文件并提交,会发生什么?
在已有目录之外新增文件,objects目录布局的厘革

在根目录下新建tes2.txt文件,并提交到本地堆栈后,构建出全部的object的关系构造表现图:
5.png 通过上图我们可以看到:

  • 天生了test2.txt文件对应的blob对象,其父层的root tree对象也相应改变;
  • 原来根目录下的src目录对应的tree和blob对象不变;
  • 新天生的commit对象会将第二个commit对象作为parent,如许多个commit对象之间构成一个单向链表;
默克尔树(Merkle Tree)

从上面的三次变动,我们看到无论哪种对象object,一旦放入到objects这个“筐”就是不可变的(immutable)。即便是第二次commit对test.txt举行了修改,git也只是根据test.txt的最新内容创建一个新的blob对象,而不是修改或替换掉第一版test.txt对应的blob对象。
对应目录的tree object亦是云云。如果某目录下的二级目录发生厘革或目录下的文件内容发生改变,git会新天生一个对应该目录的tree对象,而不是去修改原先已存在的tree对象。
默克尔树是一类基于哈希值的二叉树或多叉树,其叶子节点上的值通常为数据块的哈希值,而非叶子节点上的值,是将该节点的全部孩子节点的组合效果的哈希值。默克尔树的特点是,底层数据的任何变动,都会转达到其父亲节点,不停到树根。
6.png branch和tag之以是轻量,因为它们都是“指针”

使用subversion时,创建branch或打tag使用的是svn copy下令。svn copy实行的就是真实的文件拷贝,相称于将trunk下的目录和文件copy一份放到branch或tag下面,创建一个trunk的副本,如许的操纵绝对是“超重量级”的。如果svn堆栈中的文件数量巨大且size很大,那么svn copy实行起来不光速率慢,而且还会在svn server上占用较大的磁盘存储空间,因此使用svn时,打tag和创建branch是要“谨慎”的。
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