Git 内部原理之 Git 对象存储

在Git内部原理之Git对象哈希中，讲解了Git对象hash的原理，接下来的这篇文章讲一讲Git对象如何存储。

原理

数据对象、树对象和提交对象都是存储在.git/objects目录下，目录的结构如下：

.git
|-- objects
    |-- 01
    |   |-- 55eb4229851634a0f03eb265b69f5a2d56f341
    |-- 1f
    |   |-- 7a7a472abf3dd9643fd615f6da379c4acb3e3a
    |-- 83
        |-- baae61804e65cc73a7201a7252750c76066a30

从上面的目录结构可以看出，Git对象的40位hash分为两部分：头两位作为文件夹，后38位作为对象文件名。所以一个Git对象的存储路径规则为：

.git/objects/hash[0, 2]/hash[2, 40]

这里就产生了一个疑问：为什么Git要这么设计目录结构，而不直接用Git对象的40位hash作为文件名？原因是有两点：

1.有些文件系统对目录下的文件数量有限制。例如，FAT32限制单目录下的最大文件数量是65535个，如果使用U盘拷贝Git文件就可能出现问题。
2.有些文件系统访问文件是一个线性查找的过程，目录下的文件越多，访问越慢。

在Git内部原理之Git对象哈希中，我们知道Git对象会在原内容前加个一个头部：

store = header + content

Git对象在存储前，会使用zlib的deflate算法进行压缩，即简要描述为：

zlib_store = zlib.deflate(store)

压缩后的zlib_store按照Git对象的路径规则存储到.git/objects目录下。

总结下Git对象存储的算法步骤：

1. 计算content长度，构造header;
2. 将header添加到content前面，构造Git对象；
3. 使用sha1算法计算Git对象的40位hash码；
4. 使用zlib的deflate算法压缩Git对象；
5. 将压缩后的Git对象存储到.git/objects/hash[0, 2]/hash[2, 40]路径下;

Nodejs实现

接下来，我们使用Nodejs来实现git hash-object -w的功能，即计算Git对象的hash值并存储到Git文件系统中：

const fs = require('fs')
const crypto = require('crypto')
const zlib = require('zlib')
function gitHashObject(content, type) {
  // 构造header
  const header = `${type} ${Buffer.from(content).length}\0`
  // 构造Git对象
  const store = Buffer.concat([Buffer.from(header), Buffer.from(content)])
  // 计算hash
  const sha1 = crypto.createHash('sha1')
  sha1.update(store)
  const hash = sha1.digest('hex')
  // 压缩Git对象
  const zlib_store = zlib.deflateSync(store)
  // 存储Git对象
  fs.mkdirSync(`.git/objects/${hash.substring(0, 2)}`)
  fs.writeFileSync(`.git/objects/${hash.substring(0, 2)}/${hash.substring(2, 40)}`, zlib_store)
  console.log(hash)
}
// 调用入口
gitHashObject(process.argv[2], process.argv[3])

最后，测试下能否正确存储Git对象：

$ node index.js 'hello, world' blob
8c01d89ae06311834ee4b1fab2f0414d35f01102
$ git cat-file -p 8c01d89ae06311834ee4b1fab2f0414d35f01102
hello, world

由此可见，我们生成了一个合法的Git数据对象，证明算法是正确的。

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