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@yukijigen3(これな)

Gitオブジェクトってなにもの？

Posted at

Gitってsvnと比べると、同じリモートリポジトリで比較しても、かなり速いですよね。
まだまだGitには知らないことも多くあるので、この際調べてみると、Gitってスナップショットで管理していることを知りました。svnのように差分を積み上げる必要がない分、Gitは速いんだと思います。

とすると、スナップショットで保持するのに、なぜGitリポジトリは肥大化しないのか？という疑問が沸いてきましたが、Gitオブジェクトの構造で工夫しているんだろうと分かったので、自分の整理のために記事にしました。

Gitオブジェクトの種類

  • 4種類のオブジェクトが存在する
  • SHA-1ハッシュによる識別
種類 内容
blobオブジェクト ファイルに相当
treeオブジェクト ディレクトリに相当
commitオブジェクト コミットのスナップショット
tagオブジェクト タグ。今回は対象外

blobオブジェクト

  • ファイルに相当するオブジェクトで、ファイルの中身がzlibで圧縮されている。ファイル名は管理外。
  • ファイルの中身にblob <ファイルサイズ>\0をつけたSHA-1ハッシュ値。
    つまり、 ファイルの中身が同じであれば、同じオブジェクトとなる。
  • git addしたときに生成する

試してみる

  • 以下４ファイルの構成で試してみます
フォルダ構成とファイルの中身
│  readme.txt      ファイルの中身：hogehoge
│  sample.txt      ファイルの中身：this is sample
├─subA
│     aaa.txt      ファイルの中身：Hello aaa
└─subB
      bbb.txt      ファイルの中身：hogehoge
  • git add .で４ファイルをaddした結果、.git/objectsは以下となりました
.git/objects以下の構成
.git/objects/48/f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857
.git/objects/64/e3d0eb4f3c190bf547221f28a364c49b9df77e
.git/objects/6f/27b4832a80eaa3123c0d1c256c41cd1835b33d
  • ここで４ファイルのハッシュ値を計算してみます。
    blob <ファイルサイズ>\0 <ファイルの中身>をsha-1計算します
    • blobオブジェクトのハッシュと一致していることが確認できます
    • ファイルが異なっていても、中身が同じであればblobオブジェクトは共通なことが確認できます
ハッシュ計算結果
$ (echo -en 'blob 8\0';cat readme.txt) | shasum
48f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857 *-

$ (echo -en 'blob 14\0';cat sample.txt) | shasum
64e3d0eb4f3c190bf547221f28a364c49b9df77e *-

$ (echo -en 'blob 9\0';cat subA/aaa.txt) | shasum
6f27b4832a80eaa3123c0d1c256c41cd1835b33d *-

$ (echo -en 'blob 8\0';cat subB/bbb.txt) | shasum
48f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857 *-
  • 次にこのblobオブジェクトを確認します。git cat-file <オプション> <gitオブジェクト>
    -pオプションを使うと、中身が見れました。
blobオブジェクトの確認
$ git cat-file -p 48f68
hogehoge

$ git cat-file -p 64e3d
this is sample

$ git cat-file -p 6f27b
Hello aaa

treeオブジェクトとcommitオブジェクト

  • treeオブジェクト
    • git commitしたときに生成される
    • ディレクトリに相当
    • ディレクトリごとに生成される
  • commitオブジェクト
    • git commitしたときに生成される
    • 親のcommitを参照している
    • 作成者や日付、コミットメッセージが格納されている

試してみる

  • git commit -m "test commit"した結果、.git/objectsは４つ増えていました
.git/objects以下の構成（増えたもののみ）
.git/objects/06/4bee06635089f2c96c653c71c24e01fe78bbf7
.git/objects/27/7f73e22786e4adfab6ec27ca1aa1baf9187e8d
.git/objects/80/dcb15ab2823857535ee6123204c0aa167ce938
.git/objects/f5/abca5b5cc24cf60e3d72ac4efeb7cb723bcf7a
  • このうち３つめはcommitオブジェクトで、残りがtreeオブジェクトのようです
gitオブジェクトのタイプ
 $ git cat-file -t 064be
tree

$ git cat-file -t 277f7
tree

$ git cat-file -t 80dcb
commit

$ git cat-file -t f5abc
tree
  • treeオブジェクトの中身を見てみます
    treeオブジェクトが、ディレクトリごとに生成されていることが分かります
treeオブジェクトの中身
$ git cat-file -p 064be
100644 blob 48f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857    readme.txt
100644 blob 64e3d0eb4f3c190bf547221f28a364c49b9df77e    sample.txt
040000 tree 277f73e22786e4adfab6ec27ca1aa1baf9187e8d    subA
040000 tree f5abca5b5cc24cf60e3d72ac4efeb7cb723bcf7a    subB

$ git cat-file -p 277f7
100644 blob 6f27b4832a80eaa3123c0d1c256c41cd1835b33d    aaa.txt

$ git cat-file -p f5abc
100644 blob 48f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857    bbb.txt
  • commitオブジェクトの中身を見ます
    • ルートのtreeオブジェクトの存在が確認できます
    • コミットしたユーザー、タイムスタンプやコミットメッセージが確認できます
commitオブジェクトの中身
$ git cat-file -p 80dcb
tree 064bee06635089f2c96c653c71c24e01fe78bbf7
author hoge <hoge@hoge.com> 1660563865 +0900
committer hoge <hoge@hoge.com> 1660563865 +0900

test commit
  • 図で表すとこんな感じ
    commit_80dcb.png

もう少し試してみます

  • echo -n "hogehoge" > sample.txtでsample.txtの中身を、readme.txtと合わせました
    中身が同じなので、blobオブジェクトは作られないはず。実際にはこんなユースケースないと思いますが
  • echo -n "abcdefg" > abc.txtで新しいファイルを作ります
  • git add .しましたが、予想通りGitオブジェクトは１つしか増えていません
    変更のないファイルはオブジェクトが作られないため、リポジトリ容量の肥大化を防いでいます
.git/objects以下の構成
.git/objects/06/4bee06635089f2c96c653c71c24e01fe78bbf7
.git/objects/27/7f73e22786e4adfab6ec27ca1aa1baf9187e8d
.git/objects/48/f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857
.git/objects/64/e3d0eb4f3c190bf547221f28a364c49b9df77e
.git/objects/6f/27b4832a80eaa3123c0d1c256c41cd1835b33d
.git/objects/80/dcb15ab2823857535ee6123204c0aa167ce938
.git/objects/dd/a6eb4b7b86af8aea969498003937b7c8aa46be  これが増えました
.git/objects/f5/abca5b5cc24cf60e3d72ac4efeb7cb723bcf7a
  • 増えたGitオブジェクトを確認します
増えたGitオブジェクト
$ git cat-file -t dda6e
blob

$ git cat-file -p dda6e
abcdefg
  • git commit -m "2nd commit"したら、2つ増えました
.git/objects以下の構成
.git/objects/06/4bee06635089f2c96c653c71c24e01fe78bbf7
.git/objects/27/7f73e22786e4adfab6ec27ca1aa1baf9187e8d
.git/objects/48/f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857
.git/objects/64/e3d0eb4f3c190bf547221f28a364c49b9df77e
.git/objects/6f/27b4832a80eaa3123c0d1c256c41cd1835b33d
.git/objects/72/d0fc47ed60e0f2abdfef26c9d48c2a0b56e3b0  これが増えた
.git/objects/80/dcb15ab2823857535ee6123204c0aa167ce938
.git/objects/a0/4d10c2f7ebd3490d126d88e5979b0c4913b865  これも増えた
.git/objects/dd/a6eb4b7b86af8aea969498003937b7c8aa46be
.git/objects/f5/abca5b5cc24cf60e3d72ac4efeb7cb723bcf7a
  • 増えたGitオブジェクトを確認します
    • commitしたので、増えた１つは当然commitオブジェクトです
    • もう１つはルートディレクトリにファイルが増えたので、treeオブジェクトです
増えたGitオブジェクト
$ git cat-file -t 72d0f
commit

$ git cat-file -p 72d0f
tree a04d10c2f7ebd3490d126d88e5979b0c4913b865
parent 80dcb15ab2823857535ee6123204c0aa167ce938
author hoge <hoge@hoge.com> 1660572580 +0900
committer hoge <hoge@hoge.com> 1660572580 +0900

2nd commit

$ git cat-file -t a04d1
tree

$ git cat-file -p a04d1
100644 blob dda6eb4b7b86af8aea969498003937b7c8aa46be    abc.txt
100644 blob 48f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857    readme.txt
100644 blob 48f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857    sample.txt
040000 tree 277f73e22786e4adfab6ec27ca1aa1baf9187e8d    subA
040000 tree f5abca5b5cc24cf60e3d72ac4efeb7cb723bcf7a    subB

  • 図で表すとこんな感じ

    • 赤の２つが増えて、黄色のハッシュが変わっています。
      commit_72d0f.png

  • こんなこともできます

HEADを使ってcommitオブジェクトの確認
$ git cat-file -p HEAD
tree a04d10c2f7ebd3490d126d88e5979b0c4913b865
parent 80dcb15ab2823857535ee6123204c0aa167ce938
author hoge <hoge@hoge.com> 1660572580 +0900
committer hoge <hoge@hoge.com> 1660572580 +0900

2nd commit

$ git cat-file -p HEAD~
tree 064bee06635089f2c96c653c71c24e01fe78bbf7
author hoge <hoge@hoge.com> 1660563865 +0900
committer korena hoge <hoge@hoge.com> 1660563865 +0900

test commit
HEADのtreeを確認
$ git cat-file -p HEAD^{tree}
100644 blob dda6eb4b7b86af8aea969498003937b7c8aa46be    abc.txt
100644 blob 48f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857    readme.txt
100644 blob 48f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857    sample.txt
040000 tree 277f73e22786e4adfab6ec27ca1aa1baf9187e8d    subA
040000 tree f5abca5b5cc24cf60e3d72ac4efeb7cb723bcf7a    subB

$ git ls-tree -r HEAD
100644 blob dda6eb4b7b86af8aea969498003937b7c8aa46be    abc.txt
100644 blob 48f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857    readme.txt
100644 blob 48f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857    sample.txt
100644 blob 6f27b4832a80eaa3123c0d1c256c41cd1835b33d    subA/aaa.txt
100644 blob 48f685c5179595c9edbcfb5ebcc1beafac716857    subB/bbb.txt

まとめ

こんな感じになるのかなぁと思ってます。間違っていたらご指摘ください

  • Gitはスナップショットで管理しているため、チェンジセット管理のsvnよりも速い
  • 変更がないファイルのblobオブジェクトは作られないため、リポジトリ容量の肥大化を防いでいる
  • blobファイルは、zlibで圧縮されているので、ここでも容量削減に貢献している
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