GitLab 工作原理详解

1. Git 的数据模型

Git 是一个分布式版本控制系统，其核心数据模型基于对象存储。每个提交（commit）在文件系统上以对象的形式存储，这些对象包括：

• ​Blob 对象​：存储文件内容。
• ​Tree 对象​：存储目录结构，指向 Blob 对象和子 Tree 对象。
• ​Commit 对象​：存储提交信息，包括作者、提交时间、提交信息、父提交等。

1.1 Blob 对象

Blob 对象用于存储文件内容。每个 Blob 对象包含文件的内容，并通过 SHA-1 哈希值唯一标识。

• ​创建 Blob 对象​：当文件被添加到暂存区时，Git 会计算文件内容的 SHA-1 哈希值，并将文件内容存储为 Blob 对象。

  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>

• ​存储​：Blob 对象存储在 .git/objects 目录下，路径为 SHA-1 哈希值的前两位/后38位。例如，文件内容的 SHA-1 哈希值为 abc123...，则存储路径为 .git/objects/ab/c123...。

1.2 Tree 对象

Tree 对象用于存储目录结构，指向 Blob 对象和子 Tree 对象。每个 Tree 对象包含目录中的文件和子目录的信息。

• ​创建 Tree 对象​：当文件被添加到暂存区时，Git 会创建一个 Tree 对象，记录当前目录结构。

  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>

• ​存储​：Tree 对象也存储在 .git/objects 目录下，路径为 SHA-1 哈希值的前两位/后38位。例如，Tree 对象的 SHA-1 哈希值为 def456...，则存储路径为 .git/objects/de/f456...。

1.3 Commit 对象

Commit 对象用于存储提交信息，包括作者、提交时间、提交信息、父提交等。每个 Commit 对象指向一个 Tree 对象，表示提交时的目录结构。

• ​创建 Commit 对象​：当提交代码时，Git 会创建一个新的 Commit 对象，包含以下信息：

  • 作者信息
  • 提交时间
  • 提交信息
  • 指向当前 Tree 对象的哈希值
  • 指向父 Commit 对象的哈希值

  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"

• ​存储​：Commit 对象也存储在 .git/objects 目录下，路径为 SHA-1 哈希值的前两位/后38位。例如，Commit 对象的 SHA-1 哈希值为 ghi789...，则存储路径为 .git/objects/gh/i789...。

2. 本地代码暂存

在 Git 中，代码暂存的过程涉及将文件内容存储为 Blob 对象，并将这些 Blob 对象组织成 Tree 对象。

• ​添加文件到暂存区​：使用 git add 命令将文件内容存储为 Blob 对象，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）记录了暂存区的文件状态，包括文件路径、文件内容的哈希值（SHA-1）等。

3. 代码提交

提交代码时，Git 会创建一个新的 Commit 对象，并将当前的 Tree 对象作为 Commit 对象的树根。

• ​创建 Commit 对象​：提交时，Git 会生成一个新的 Commit 对象，包含以下信息：

  • 作者信息
  • 提交时间
  • 提交信息
  • 指向当前 Tree 对象的哈希值
  • 指向父 Commit 对象的哈希值

  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"

• ​更新分支指针​：提交后，Git 会更新当前分支的指针，使其指向新的 Commit 对象。

4. 分支管理

分支在 Git 中是轻量级的指针，指向某个 Commit 对象。每个分支都有一个独立的指针，记录当前分支的最新提交。

• ​创建分支​：创建分支时，Git 会创建一个新的指针，指向当前分支的最新提交。

  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>

• ​切换分支​：切换分支时，Git 会更新工作目录和索引文件，使其与目标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. 冲突解决

冲突发生在多个分支对同一文件的同一部分进行修改时。Git 在合并时会检测冲突，并在冲突文件中插入冲突标记。

• ​冲突标记​：冲突文件中会插入 <<<<<<<, =======, 和 >>>>>>> 标记，分别表示当前分支的修改、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
  当前分支的修改
  =======
  合并分支的修改
  >>>>>>> <source-branch>

• ​手动解决冲突​：开发者需要手动编辑冲突文件，删除冲突标记，保留正确的代码。
• ​标记冲突已解决​：解决冲突后，将文件添加到暂存区，标记冲突已解决。

  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​：提交合并后的代码，生成一个新的 Commit 对象。

  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 "解决冲突"

6. Merge 和 Rebase

• ​Merge​：合并两个分支时，Git 会创建一个新的 Commit 对象，包含两个父 Commit 对象的哈希值。这个新的 Commit 对象称为合并提交。

  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>

  • ​合并过程​：
    1. Git 找到两个分支的最近共同祖先（Common Ancestor）。
    2. 比较当前分支和合并分支的差异。
    3. 生成新的 Tree 对象，包含合并后的目录结构。
    4. 创建新的 Commit 对象，包含两个父 Commit 对象的哈希值。
    5. 更新当前分支的指针，使其指向新的 Commit 对象。

• ​Rebase​：Rebase 操作将一个分支的更改应用到另一个分支的最新提交上，保持线性的提交历史。Rebase 会创建新的 Commit 对象，覆盖原有的提交历史。

  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 过程​：
    1. Git 找到两个分支的最近共同祖先（Common Ancestor）。
    2. 将当前分支的 Commit 对象从共同祖先开始，逐个应用到目标分支的最新提交上。
    3. 生成新的 Commit 对象，覆盖原有的 Commit 对象。
    4. 更新当前分支的指针，使其指向新的 Commit 对象。

7. 分支对比

• ​本地对比​：使用 git diff 命令对比两个分支的差异。Git 会计算两个分支的最新提交之间的差异，生成差异文件。

  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>

  • ​对比过程​：
    1. Git 找到两个分支的最新 Commit 对象。
    2. 比较两个 Commit 对象的 Tree 对象，生成差异文件。

• ​GitLab 界面对比​：在 GitLab 界面中，选择两个分支进行对比，GitLab 会调用 Git 的差异计算功能，生成详细的代码差异。

8. 远程仓库管理

• ​推送代码​：将本地提交的代码推送到远程仓库时，Git 会将新的 Commit 对象和相关的 Tree 对象、Blob 对象推送到远程仓库。

  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>

  • ​推送过程​：
    1. Git 找到本地分支的最新 Commit 对象。
    2. 将新的 Commit 对象、Tree 对象和 Blob 对象推送到远程仓库。
    3. 更新远程分支的指针，使其指向新的 Commit 对象。

• ​拉取代码​：从远程仓库拉取最新的代码到本地时，Git 会下载新的 Commit 对象和相关的 Tree 对象、Blob 对象，并更新本地分支指针。

  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>

  • ​拉取过程​：
    1. Git 从远程仓库下载最新的 Commit 对象、Tree 对象和 Blob 对象。
    2. 更新本地分支的指针，使其指向新的 Commit 对象。
    3. 如果存在冲突，Git 会提示解决冲突。

9. 代码审查和合并请求

• ​创建合并请求​：在 GitLab 中，创建合并请求时，GitLab 会记录源分支和目标分支的信息，并生成差异文件。其他开发者可以审查这些差异文件，提出修改意见或批准合并。
• ​代码审查​：审查者可以在合并请求页面查看代码差异，添加评论和建议。GitLab 会记录这些评论和建议，帮助开发者改进代码。
• ​合并合并请求​：当合并请求被批准后，GitLab 会执行合并操作，生成新的 Commit 对象，并更新目标分支的指针。

10. 代码保护和权限管理

• ​代码保护​：在 GitLab 中，设置代码保护规则时，GitLab 会记录这些规则，并在推送和合并操作时进行检查。如果操作不符合保护规则，GitLab 会拒绝操作。
• ​权限管理​：GitLab 提供了细粒度的权限管理，可以为不同的用户和组分配不同的权限。权限管理信息存储在 GitLab 的数据库中，用于控制用户对项目的访问和操作。

总结

GitLab 通过 Git 的数据模型和操作机制，提供了强大的代码管理功能。每个提交在文件系统上以对象的形式存储，分支管理通过轻量级的指针实现，合并和冲突解决通过生成新的 Commit 对象和手动编辑冲突文件实现。远程仓库管理通过推送和拉取操作同步代码，代码审查和合并请求通过 GitLab 的界面和后端服务实现。代码保护和权限管理通过规则和数据库记录实现，确保代码的安全和可控。