探秘git隐藏文件夹

一、分布式管理

分布式的版本管理同svn集中式版本管理不同的是，本地维护一个版本库，所以不需要联网服务器就可以做开发版本管理。每个开发者对自己仓库拥有写权限，而对其他所有人仓库的读权限。同时有个代表“官方”项目的权威的仓库。

1.1 git的管理文件夹

在工程会有个管理仓库的文件夹.git。这个git保存了版本管理的所有数据。今天就来探秘这个.git文件夹的设计思想。

图1、git仓库文件夹

1.2 git的版本管理基本知识

• commit：一次对本地仓库的提交。这个提交有个唯一识别id，最长40位，但是使用这个id，只要位数足够可以唯一代表这个commit，就不一定最长到40位。
• branch/tag：一次仓库的副本，这个副本有一串历史commit，是仓库的另一种快照，tag是仓库的里程碑。处在分支的代码是安全的，否则不在分支的孤立commit可能被git当垃圾清理掉
• 文件内容变更：变更保存的是内容的差异值
• 提交历史：每个commit的有依赖父子关系，形成了一串提交历史
• 本地/远程：本地对应的是本地仓库，并且维护了一个跟远端的关联关系
• 映射关系：本地仓库和官方远程仓库进行同步，同步的方法：如分支的映射关系、当前提交

1.3 git仓库配置

git clone xxxx 克隆一个远端分支会产生一个./git/config。一个最简config配置如下：

图2、最简config文件配置

1.3.1 [core]分区

core存的是与分支无关的配置

• filemode = true #忽略文件权限变化带来的diff
• repositoryformatversion = 0, 一种配置风格
• logallrefupdates = true， #记录所有ref的更新，什么是ref。ref是描述当前仓库所有本地分支，每一个文件名对应相应的分支，文件内部存储了当前分支最新的commit hash值。因此新建分支，只要往.git/refs/heads/分支名写入commit hash值就是这么简单。
• core.bare=false # 默认不创建裸仓库，裸仓库是创建的仓库并不包含工作区 ，在裸仓库上执行Git 命令，而从裸仓库 clone 下来的本地仓库可以进行正常的 push 操作， 但是从一般仓库 clone 下来的本地仓库却不行。 所以裸仓库一般是作为远端的中心仓库。使用 git init --bare <repo> 可以创建一个裸仓库，并且这个仓库是可以被clone 和 push， 裸仓库不包含工作区，所以在裸仓库不能直接提交变更。

1.3.2 [remote]分区、[branch]分区

[remote "origin"]和[branch "master"]指的是本地如何与远程仓库做交互。

图3、remote配置同git fetch/pull命令的联系

[remote]的url选项指定远程拉取地址，fetch的字符串格式是 “+源分支:目的分支"。比如说例子的fetch = +refs/heads/*:refs/remotes/origin/*，意思是refs/heads/目录下的任意分支最新commit都关联到:refs/remotes/origin/*的同名文件。

[branch]使用remote指定master分支关联到remote/origin分支。merge指定了要merge的源。

这两个配置跟git fetch、git pul命令有关系，这两个命令就是在这个配置找映射关系。比如说

• git fetch orign会查找.git/config文件中的[remote origin]的配置url，按照fetch规则把最新远端所有的分支的commit id更新到./git/refs/remotes/origin文件夹中。
• git merge会去找./git/refs/remotes/origin/某个分支，合并到refs/heads/某个分支

二、git目录结构

2.1 refs文件夹（分支管理）

图4、本地分支和远端分支（绿色是当前头指针所在的分支）

在refs文件夹存在着3个子文件夹，分别是：

• .git/refs/heads 本地分支
• .git/refs/remotes 远端分支，remotes文件夹将所有（比如git remote）命令创建的所有远程分支存储为单独的子目录。在每个子目录中，可以发现被fetch进仓库的对应的远程分支。
• .git/refs/tags 里程碑分支，描述当前仓库的tag信息，其工作原理与heads一致。

图5、refs目录结构

图6、refs分支heads和remotes的关联关系

git branch创建一个分支（git branch tmp）,这里其实就是在ref/heads创建一个文件，这个文件内容是个当前commit id。ref是描述当前仓库所有本地分支，每一个文件名对应相应的分支，文件内部存储了当前分支最新的commit hash值。因此新建分支，只要往.git/refs/heads/分支名写入commit hash值就是这么简单。

图7、ref的叶子文件的内容就是一个commit id

没被关联的分支执行fetch会报错

图8、fetch不到的分支报错

2.2 objects文件夹（文件内容管理）

2.2.1 object角色

git定义的object有3种角色：commit、tree、blob。角色类型可以用git cat-file -t <commit id>找到。角色间的关系如下：commit对应一个tree，tree里面可以包含另一个tree，tree的叶子节点是一个blob，blog代表这个文件的某个版本状态。

图9、commit、tree和blob的关系

白色的节点是blob，blob存储存储的是文件的内容，只要文件内容一样是，不管文件名不一样，blob一样的，这是git的一个设计特点。同一个文件有不同的状态，用version区分，tree表示的git当时的一个快照状态。这个状态描述了各个文件的状态。

tree是文件夹，blob是文件

图10、一个merge的例子

图11、tree的快照

图12、tree和文件夹的关系

2.2.2 objects目录结构

• objects/ folder存储了对象信息。包括文件内容，提交id，树，和tag里程碑信息。
• objects/[0-9a-f][0-9a-f] folders

存放文件内容的object，unpacked或者loss 对象，这些对象放在256个子目录。子目录名的前两个字母是commit id的头两个字母，commit id剩下的字符串作为文件名字。

图13、文件夹名字+文件名字=comit ID

2.3 hooks文件夹（脚本设置管理）

钩子函数脚本用于自定义一些git命令执行时候触发的脚本

比如commit、applypatch、push、rebase被执行会触发相关脚本。要使这些生效，把文件的sample后缀去掉

图14、命令触发脚本

2.4 logs文件夹（日志管理）

logs目录夹存储refs文件夹的改变，这些日志包括commit关联关系、提交人、提交时间等，执行git reflog命令可以管理查看这些log

• logs/refs/heads/ folder 分支管理
• logs/refs/tags/ folder tag管理

2.5 pack-refs文件（缓存效能管理）

是个git效能优化的文件，文件包含索引并且压缩object，能达到随机访问对象.

branch和tag的变更（统称为 ref）是每个ref在目录下的（子）目录中存储一个文件$GIT_DIR/refs 。尽管许多分支往往会经常更新，但是大多数tag和某些分支从未更新。当存储库具有成百上千个ref时，这种“每个引用一个文件”的格式既浪费存储空间，又损害性能。pack文件夹正是为了解决这个问题而生。

此命令用于通过将ref存储在单个文件中来解决存储和性能问题 $GIT_DIR/packed-refs。当传统$GIT_DIR/refs目录层次结构中缺少ref时，将在此文件中查找该引用并在找到后使用。

分支的持续commit总是在$GIT_DIR/refs目录层次结构下创建新文件 。有过多ref的存储库的做法是将其ref打包--all一次，并偶尔运行git pack-refs。根据定义，tag是固定的，并且不会更改。branch头将带有首字母pack-refs --all，但只有当前分支head将被解包，而下一个pack-refs（不带--all）将使它们解包。

2.6 objects/info文件夹

存储额外扩展信息

info/exclude用于配置本地分支的 例外文件夹，该文件夹不会被git仓库管理。.和gitignore的区别在于，exclude只在本地分支生效，不会被同步到 远端的repo。

2.7 index文件（暂存区管理）

index是个二进制文件夹，对应着暂存区。暂存区：英文叫stage, 或index。一般存放在 ".git目录下" 下的index文件（.git/index）中，所以我们把暂存区有时也叫作索引（index）。暂存区保存元数据包括时间戳、文件名、SHA id。

图15、暂存区和工作区的关系

图16、仓库示意图

2.8 头指针相关（HEAD、FETCH_HEAD、ORIG_HEAD等）

• HEAD记录了当前的头指针所对应的commit id。比如说我们想退回到当前提交的前一个提交，就可以这样方便表示：git reset HEAD^
• FETCH_HEAD记录了远端获取到的状态。最新从远程分支获取的分支。FETCH_HEAD 文件存储的是远程分支的最新的commit信息。
• ORIG_HEAD记录了HEAD的状态，比如说要进行一些改变头指针的命令。例如像merge、rebase或reset之類
• 可以中途恢复到原来HEAD状态
• MERGE_HEAD：执行merge操作的commit id。比如说交互操作时，用于记住这个merge状态。
• CHERRY_PICK_HEAD：执行cherry_pick，意义同MERGE_HEAD。
• 类似的还有BISECT_HEAD,REVERT_HEAD，REJECT_NON_FF_HEAD

2.9 modules文件夹

modules包含了第三方的库，比如一个工程包含了另一个repo

图17、module里面展示了另一个repo

2.10 decription文件

decription用于git在web界面用于搜索

三 git的一些设计思想

git是Linux出自同一作者。git的设计者应用现在编程的很多思想。

头指针：HEAD指针，当前仓库所在的commit位置。

git的gc：清理commit，请求文件object

git的文件管理：一个object代表着一个文件的一种版本。

git的缓存：