GitLab 工作原理詳解

1. Git 的數據模型

Git 是一個分布式版本控制系統，其核心數據模型基于對象存儲。每個提交（commit）在文件系統上以對象的形式存儲，這些對象包括：

• ?Blob 對象?：存儲文件內容。
• ?Tree 對象?：存儲目錄結構，指向 Blob 對象和子 Tree 對象。
• ?Commit 對象?：存儲提交信息，包括作者、提交時間、提交信息、父提交等。

1.1 Blob 對象

Blob 對象用于存儲文件內容。每個 Blob 對象包含文件的內容，并通過 SHA-1 哈希值唯一標識。

• ?創建 Blob 對象?：當文件被添加到暫存區時，Git 會計算文件內容的 SHA-1 哈希值，并將文件內容存儲為 Blob 對象。

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git add <file>

• ?存儲?：Blob 對象存儲在 .git/objects 目錄下，路徑為 SHA-1 哈希值的前兩位/后38位。例如，文件內容的 SHA-1 哈希值為 abc123...，則存儲路徑為 .git/objects/ab/c123...。

1.2 Tree 對象

Tree 對象用于存儲目錄結構，指向 Blob 對象和子 Tree 對象。每個 Tree 對象包含目錄中的文件和子目錄的信息。

• ?創建 Tree 對象?：當文件被添加到暫存區時，Git 會創建一個 Tree 對象，記錄當前目錄結構。

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git add <file>

• ?存儲?：Tree 對象也存儲在 .git/objects 目錄下，路徑為 SHA-1 哈希值的前兩位/后38位。例如，Tree 對象的 SHA-1 哈希值為 def456...，則存儲路徑為 .git/objects/de/f456...。

1.3 Commit 對象

Commit 對象用于存儲提交信息，包括作者、提交時間、提交信息、父提交等。每個 Commit 對象指向一個 Tree 對象，表示提交時的目錄結構。

• ?創建 Commit 對象?：當提交代碼時，Git 會創建一個新的 Commit 對象，包含以下信息：

  • 作者信息
  • 提交時間
  • 提交信息
  • 指向當前 Tree 對象的哈希值
  • 指向父 Commit 對象的哈希值

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git commit -m "提交信息"

• ?存儲?：Commit 對象也存儲在 .git/objects 目錄下，路徑為 SHA-1 哈希值的前兩位/后38位。例如，Commit 對象的 SHA-1 哈希值為 ghi789...，則存儲路徑為 .git/objects/gh/i789...。

2. 本地代碼暫存

在 Git 中，代碼暫存的過程涉及將文件內容存儲為 Blob 對象，并將這些 Blob 對象組織成 Tree 對象。

• ?添加文件到暫存區?：使用 git add 命令將文件內容存儲為 Blob 對象，并更新索引文件（.git/index）。

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git add <file>

• ?索引文件?：索引文件（.git/index）記錄了暫存區的文件狀態，包括文件路徑、文件內容的哈希值（SHA-1）等。

3. 代碼提交

提交代碼時，Git 會創建一個新的 Commit 對象，并將當前的 Tree 對象作為 Commit 對象的樹根。

• ?創建 Commit 對象?：提交時，Git 會生成一個新的 Commit 對象，包含以下信息：

  • 作者信息
  • 提交時間
  • 提交信息
  • 指向當前 Tree 對象的哈希值
  • 指向父 Commit 對象的哈希值

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git commit -m "提交信息"

• ?更新分支指針?：提交后，Git 會更新當前分支的指針，使其指向新的 Commit 對象。

4. 分支管理

分支在 Git 中是輕量級的指針，指向某個 Commit 對象。每個分支都有一個獨立的指針，記錄當前分支的最新提交。

• ?創建分支?：創建分支時，Git 會創建一個新的指針，指向當前分支的最新提交。

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git branch <new-branch>

• ?切換分支?：切換分支時，Git 會更新工作目錄和索引文件，使其與目標分支的最新提交一致。

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git checkout <branch>

5. 沖突解決

沖突發生在多個分支對同一文件的同一部分進行修改時。Git 在合并時會檢測沖突，并在沖突文件中插入沖突標記。

• ?沖突標記?：沖突文件中會插入 <<<<<<<, =======, 和 >>>>>>> 標記，分別表示當前分支的修改、分隔符和合并分支的修改。

  plaintext
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  <<<<<<< HEAD
  當前分支的修改
  =======
  合并分支的修改
  >>>>>>> <source-branch>

• ?手動解決沖突?：開發者需要手動編輯沖突文件，刪除沖突標記，保留正確的代碼。
• ?標記沖突已解決?：解決沖突后，將文件添加到暫存區，標記沖突已解決。

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git add <file>

• ?完成合并?：提交合并后的代碼，生成一個新的 Commit 對象。

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git commit -m "解決沖突"

6. Merge 和 Rebase

• ?Merge?：合并兩個分支時，Git 會創建一個新的 Commit 對象，包含兩個父 Commit 對象的哈希值。這個新的 Commit 對象稱為合并提交。

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git merge <source-branch>

  • ?合并過程?：
    1. Git 找到兩個分支的最近共同祖先（Common Ancestor）。
    2. 比較當前分支和合并分支的差異。
    3. 生成新的 Tree 對象，包含合并后的目錄結構。
    4. 創建新的 Commit 對象，包含兩個父 Commit 對象的哈希值。
    5. 更新當前分支的指針，使其指向新的 Commit 對象。

• ?Rebase?：Rebase 操作將一個分支的更改應用到另一個分支的最新提交上，保持線性的提交歷史。Rebase 會創建新的 Commit 對象，覆蓋原有的提交歷史。

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git rebase <base-branch>

  • ?Rebase 過程?：
    1. Git 找到兩個分支的最近共同祖先（Common Ancestor）。
    2. 將當前分支的 Commit 對象從共同祖先開始，逐個應用到目標分支的最新提交上。
    3. 生成新的 Commit 對象，覆蓋原有的 Commit 對象。
    4. 更新當前分支的指針，使其指向新的 Commit 對象。

7. 分支對比

• ?本地對比?：使用 git diff 命令對比兩個分支的差異。Git 會計算兩個分支的最新提交之間的差異，生成差異文件。

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git diff <branch1> <branch2>

  • ?對比過程?：
    1. Git 找到兩個分支的最新 Commit 對象。
    2. 比較兩個 Commit 對象的 Tree 對象，生成差異文件。

• ?GitLab 界面對比?：在 GitLab 界面中，選擇兩個分支進行對比，GitLab 會調用 Git 的差異計算功能，生成詳細的代碼差異。

8. 遠程倉庫管理

• ?推送代碼?：將本地提交的代碼推送到遠程倉庫時，Git 會將新的 Commit 對象和相關的 Tree 對象、Blob 對象推送到遠程倉庫。

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git push <remote> <branch>

  • ?推送過程?：
    1. Git 找到本地分支的最新 Commit 對象。
    2. 將新的 Commit 對象、Tree 對象和 Blob 對象推送到遠程倉庫。
    3. 更新遠程分支的指針，使其指向新的 Commit 對象。

• ?拉取代碼?：從遠程倉庫拉取最新的代碼到本地時，Git 會下載新的 Commit 對象和相關的 Tree 對象、Blob 對象，并更新本地分支指針。

  bash
  <svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-insert-line1"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-copy-line"></use></svg><svg width="1em" height="1em" fill="currentColor" aria-hidden="true" focusable="false" class=""><use xlink:href="#yunxiao-additive-code-file-line"></use></svg>
  git pull <remote> <branch>

  • ?拉取過程?：
    1. Git 從遠程倉庫下載最新的 Commit 對象、Tree 對象和 Blob 對象。
    2. 更新本地分支的指針，使其指向新的 Commit 對象。
    3. 如果存在沖突，Git 會提示解決沖突。

9. 代碼審查和合并請求

• ?創建合并請求?：在 GitLab 中，創建合并請求時，GitLab 會記錄源分支和目標分支的信息，并生成差異文件。其他開發者可以審查這些差異文件，提出修改意見或批準合并。
• ?代碼審查?：審查者可以在合并請求頁面查看代碼差異，添加評論和建議。GitLab 會記錄這些評論和建議，幫助開發者改進代碼。
• ?合并合并請求?：當合并請求被批準后，GitLab 會執行合并操作，生成新的 Commit 對象，并更新目標分支的指針。

10. 代碼保護和權限管理

• ?代碼保護?：在 GitLab 中，設置代碼保護規則時，GitLab 會記錄這些規則，并在推送和合并操作時進行檢查。如果操作不符合保護規則，GitLab 會拒絕操作。
• ?權限管理?：GitLab 提供了細粒度的權限管理，可以為不同的用戶和組分配不同的權限。權限管理信息存儲在 GitLab 的數據庫中，用于控制用戶對項目的訪問和操作。

總結

GitLab 通過 Git 的數據模型和操作機制，提供了強大的代碼管理功能。每個提交在文件系統上以對象的形式存儲，分支管理通過輕量級的指針實現，合并和沖突解決通過生成新的 Commit 對象和手動編輯沖突文件實現。遠程倉庫管理通過推送和拉取操作同步代碼，代碼審查和合并請求通過 GitLab 的界面和后端服務實現。代碼保護和權限管理通過規則和數據庫記錄實現，確保代碼的安全和可控。