Git命及Git数据通信原理详解

Git是一款开源的分布式版本控制系统(VCS)，常用的VCS工具还包括SVN、Mercurial等，他们的使命是对资源变化的进行版本管理控制，对资源容灾备份，支持多域协同开发。这里的资源不仅仅是系统代码，还包括图片、文件、网页等。本篇文章结合流程图、详细的注解、实例操作针对Git的使用、Git数据通信原理进行细致的讲解，利用半场足球赛的时间通读全文后相信你面对Git会自信满满、知其所以然，使用起来游刃有余，当然对其他工具的理解也就非常容易了。

Git在各个操作系统的安装过程就不缀文了，步骤都是固定的，按照步骤一步一步安装就可以了。在开始讲解之前，我们先对Git进行资源版本管理有个整体的了解，如图1为Git资源状态流转过程，理解清楚这个流转图对Git命令的操作非常关键。



接下来，我们开始梦幻的Git命令之旅，了解下在项目协同工作过程中经常使用的Git命令。以下是我在工作过程中的总结(可以说是我的Git家底儿了)，为了更清晰的展示，将命令操作分成了有序的多块，大家在阅读过程中可能会感觉到一丝笔记的色彩，没错，这就是这篇文章的特点，我相信这种方式会更利于大家理解。

（PS：下文中【】的内容为对命令的注解）

git init 【初始化本地仓库 ，将当前项目目录加入git管理】

git add <filename||path> 【将新文件加入版本控制，Git会对目标文件进行跟踪，纳入版本控制管理。（这是个多功能命令，根据目标文件的状态不同，此命令的效果也不同：可以用它开始跟踪新文件，或者把已跟踪的文件放到暂存区，还能用于合并时把有冲突的文件标记为已解决状态等）】

git add . 【将当前目录所有文件加入到版本控制】

git commit -m 'commit comment' 【提交变动，将修改的文件转移到暂存区】

git commit -a 'commit comment' 【将add和commit操作合并】

git commit --amend 【重新commit，将之前commit合并为一个(add上次commit漏掉的文件或者重写comment)】

Example: git commit -m 'commit comment'

git add filename

git commit –amend

此例子只会产生一次commit log，第二个commit会覆盖第一个commit。



取消已暂存到暂存域的文件或者修改未提交的文件，可以通过git status命令查看取消到命令方案。

<–clone start–>

如果我们想加入一个现有项目的协同开发，可以通过clone命令将远程reposity的项目克隆镜像到本地，此镜像（此处可以联想下操作系统的镜像）包含项目所有历史变更，所有历史版本，所有分支信息等等，是远程reposity的一个完整副本。Git支持多种数据传输协议，本地传输、git协议、ssh协议、http协议。

git clone source. zhouliwei.com/app/zhouliwei.git 【本地仓库clone】

git clone git+ssh://gitusername@192.168.0.1/zhouliwei.git 【远程仓库clone(ssh协议)】

git clone http://gitusername@source.zhouliwei.com/app/ zhouliwei.git 【远程仓库clone(http协议)】

git clone -l /home/zhouliwei/test 【拷贝本地资源库到当前目录】

git clone -b 分支名 http://gitusername@source. zhouliwei.com/app/test.git 【clone指定分支(类似checkout)】

git clone -s 远程地址 【作为共享仓库】

<–clone end–>

git status 【查看当前版本状态。

该命令有几个信息块：

on branch branchname：本地资源库在branchname分支

changes not staged for commit：本地资源库做了哪些修改，还未commit到暂存域

new file：还没有加入版本控制的新文件

modified：有改动的文件

deleted：被执行删除的文件 git rm filename

unmerged：出现冲突的文件】

在协同开发的过程中，可能会对资源进行多次修改，多次提交，在一些场景下对提交历史的回顾极为重要，我们可以借助log命令完成此工作。

git log 【显示所有历史提交日志，最近的在第一行】

git log -1 【显示最近一行】

git log --stat 【显示提交日志及相关变动文件，增改行统计】

git log -p -1 【详细显示每次提交的内容差异】

git log -p -m



git clean --df 【是从工作目录中移除没有track的文件】

git rm –cached <filename||path> 【将文件或者路径从远程reposity、本地暂存域中删除，在本地工作空间中保留，主要针对和项目本身无关的不小心提交到服务器的文件】

vim filename 【查看、编辑资源文件】

接下来我们了解下Git branch，分支可以说是一个非常具有魅力的创造，他将协作的成员工作独立起来，互不影响，各自沿着自己的主线向前推进，他们以master分支作为共同的资源集散地，所有分支生成于master，最终又回归到master。图2为Git 的分支模型。



<–branch start–>

每次commit都会在暂存域中生成一个快照对象，生成一个新的版本，分支就是指向快照对象的可变指针。可以通过HEAD定位到当前在哪个分支工作，HEAD是一个指向正在工作本地分支的特殊指针，可以通过checkout将HEAD切换成目标分支。HEAD会随着当前分支的commit而移动，其他分支不受影响。

git branch 【列出本地所有分支(已检出)】

git branch -a 【列出本地+远程所有分支】

git branch -v 【可以看见每一个分支的最后一次提交】

git branch -av

git branch -r 【列出所有原创分支(origin/.)】

git branch branchname 【创建一个新分支】

git branch -d 分支名 【删除一个分支】

git branch -m oldbranch newbranch 【本地分支改名】

git branch --contains 字符串 【显示包含目标字符串的分支】

git branch --merged 【显示所有已合并到当前分支的分支】

git branch --no-merged 【显示所有未合并到当前分支的分支】

git branch --set-upstream 分支名 origin/分支名 【本地分支关联到远程路径】

<–branch end–>

<–checkout start–>

从远程reposity checkout的下来的本地分支称为跟踪分支，跟踪分支是一个和某个远程分支映射的本地分支。clone之后本地会自动创建一个跟踪分支master，映射到远程的分支origin/master。

git checkout branchname 【切换到新分支】

git checkout -b branchname 【创建并切换到新的分支，如果本地已经有此分支则使用上个命令】

git checkout -b branchname origin/branchname 【在本地创建新分支，从远程拉取新分支代码】

git checkout filename 【替换本地改动，会从服务器下载最新的文件（HEAD 中最新的内容）覆盖工作目录中的文件(add、commit的文件不受影响)，次这个操作是不可逆】

<–checkout end–>

<–merge start–>

在协同项目工作的过程中，如果多个人同时修改一个文件的相同地方，leader在master上进行合并时难免会出现代码冲突的情况，此时的merge会合并失败，需要将冲突进行处理，我们可以采取下面方式进行处理。

git merge branchname || origin/branchname 【合并目标分支到当前分支，合并之后会生成一个新的快照对象】

如果出现冲突,通过git status查看冲突位置(标记为unmerged为重读文件)。我们可以通过手动修改成想要的代码, 解决冲突的时候可以用到git diff ,处理完之后用git add

git reset --hard HEAD 【将当前版本重置为HEAD（通常用于merge失败回退）】

丢弃所有的本地改动与提交：

git fetch origin 【1.从服务器拉取最新版本】

git reset --hard origin/master 【2.将你本地主分支指向到远程分支】

<–merge end–>

<–fetch start–>

git fetch --all 【 从远处资源库拉取所有分支(merge之后才会更新本地分支)，可以进行diff、log

git fetch origin 【将从远程拉取上次克隆后的master分支所有变化，即获取master分支最新代码】

通过fetch命令合并代码过程：

git fetch origin branchname1 【1. <远程主机名> <分支名> 设置当前的fetch_head为分支branchname(fetch_head为每个分支在服务器上的最新状态)】

git fetch origin branchname1: branchname2 【2. 拉取远程branchname1到本地新分支branchname2(branchname2是一个临时分支) 】

git fetch diff branchname2 【3. 将当前分支和新建的临时分支branchname2进行比较】

git fetch merge branchname2 【 4. 将当前分支和新建的临时分支branchname2进行合并，此时branchname1为最新代码】

git fetch -d branchname2 【5.删除临时分支branchname2】

git pull == git fetch + merge 【从远程拉取最新版本，合并】

git pull origin branchname1 【拉取并合并branchname1】

使用git fetch操作性更好些(和pull对比)，我们可以进行diff、log，再merge，更利于开发者根据当前情况进行针对性操作。

<–fetch end–>

<–push start–>

通过push命令将自己的分支资源和协同小组的其他人员进行共享，前提条件是Git账户必须拥有远程reposity的写权限。

git pull <远程主机名> <远程分支名>:<本地分支名>

git push <远程主机名> <本地分支名>:<远程分支名> 【将本地分支推送到远程分支】

1) git push origin <本地分支名> 【远程分支名为空，将本地分支推送到远程与其有对映关系的分支】

2) git push origin ：<远程分支名> 【本地分支名为空，将本地空分支推送到远程分支，即删除远程分支】

3) git push origin 【将本地当前分支推送到远程与其有对映关系的分支】

<–push end–>

<–remote start–>

参与项目的协作开发，本地资源来源于远程仓库，所以需要对远程仓库的管理，比如远程仓库的创建、查看、删除、client-server资源映射等等。

git remote 【列出远程所有alias别名，自己权限范围内的远程reposity】

git remote -v 【可以看见每一个别名对应的实际url】

git remote add [alias] [url] 【给远程url添加别名||把url添加为远程仓库】

git remote add myRepo /home/zhouliwei/test.git 【添加本地仓库作为远程仓库，共享目录】

git remote rm [alias] 【删除一个别名】

git remote rename [old-alias] [new-alias] 【重命名】

git remote set-url [alias] [url] 【更新url. 可以加上—push和fetch参数,为同一个别名set不同的存取地址. 】

git remote add origin <server> 【将本地仓库连接到远程仓库 git remote add origin http://gitusername@source.zhouliwei.com/app/test.git 然后可以通过git
push origin branchname将branchname推送到相应远程分支;创建远程仓库】

git remote show origin 【显示远程信息】

<–remote end–>

将本地工作空间上传到远程新建仓库操作：

首先在本地空间生成用于ssh加密传输的公钥和私钥，将公钥维护到远程仓库的SSH key（后面会详细介绍如何操作）。

git init

git add .

git commit –m ‘initial commit’

git remote add origin http://gitusername@source.zhouliwei.com/app/test.git
git push orgin master

<–rebase start–>

可以通过rebase命令（衍合）以补丁的方式将某个分支的改动在其他分支上再打一遍（合并到其他分支），可以简化分支的历史操作记录，流程看起来更清晰（和merge对比）。

git checkout branchname

git rebase master

将branchname分支代码的改动衍合到master，相当于是在master上复制了branchname分支的改动，只在master分支上生成操作历史。

<–rebase end–>

至此我们已经完成了常用Git命令的讲解，包括本地仓库的创建初始化、克隆远程资源，本地仓库资源的修改、提交、推送，分支的管理，远程仓库资源的检出，冲突处理，远程仓库管理、协同开发等等。每个命令模块讲解过程中的注解已经非常详细了，并且为了便于更好的理解列举了相应的示例，对于使用Git进行项目协同开发的人员来说，上面的内容可以说是绰绰有余了。

接下来，我们顺着Git的梦幻之旅继续往下走。项目协作的各个成员是如何与Git服务端进行数据通信的呢？之前我们有提到Git支持四种数据传输协议，那么我们来深入了解下这四种传输协议各自的优势和不足。



通过上面的对比分析，我们发现http/https是最简单最流行的一种协议方式，ssh是最安全的一种协议方式，特别是在互联网领域这一点尤为重要，并且http/https的写操作也是基于ssh协议完成的，那么我们继续深入的了解下ssh通信协议。

ssh数据通信协议也称作安全外壳协议，从他的名字就可以看出他使命就是确保安全数据传输，并且传输的数据会进行压缩，降低网络传输消耗，提高数据传输速度。ssh协议是基于公钥私钥对的方式进行加密授权数据传输的，下面我们通过两个加密算法来理解公钥私钥——对称加密算法和非对称加密算法。

图3为对称加密算法流程图，数据的发送方sender和接收方receiver通过相同的密钥key对数据进行加密解密操作。秘钥用于确保数据在公共通道传输过程中的安全性，即使密文数据在传输过程中被外部窃取，如果没有密钥也不能获取其中的内容。



图4为非对称加密算法流程图，数据的发送方sender和接收方receiver通过不同的密钥key对数据进行加密解密操作。sender通过公钥key1对明文数据进行加密，receiver通过私钥key2对密文数据进行解密。公钥和私钥一定是成对出现的，如果一个文件用公钥进行加密，则可以通过私钥进行解密；如果一个文件用私钥进行加密，则可以通过公钥进行解密。比如，我们在互联网环境中和其他合作方进行数据通信，我们的私钥是保密的，只有自己知道，公钥可以分发给合作方1，合作方2等等，这些合作方可以通过公钥对数据进行加密传送给我们，然后我们通过自己的私钥进行解密，并且在这个过程中合作方之间是独立的数据安全的，不会看到其他其他合作方的数据，这也是非对称加密的一个优势。



接着，我们来看下如果生成属于自己的公钥和私钥。

在Git窗口输入ssh-keygen –t rsa –C “zhouliwei555@163.com”命令,回车，如图5。



在提示信息的目录中，我们看到生成两个文件,id_rsa.pub为公钥文件，id_rsa为私钥文件，如图6。

（在Mac中，切换到.ssh目录(cd .ssh)，执行ssh-keygen –t rsa –C “zhouliwei555@163.com”，生成私钥和公钥）



为什么会ssh认证失败呢？提示信息描述的很清楚，我们需要将自己生成的公钥加入到github维护的该项目中(这个操作由该项目管理员完成，一个项目可能会被加入多个公钥)，加入之后配合本地的私钥就可以进行安全的数据通信了，此时客户端就拥有了该项目的写权限，然后重新尝试clone，克隆项目成功。

回过头来，思考下Git基于http/https通信协议的写权限是不是也是通过这种方式实现的呢？答案是肯定的。

现在到了可以庆祝的时刻了，你不但可以熟练使用Git命令进行协同工作，还透彻的了解了Git数据通信的内部原理。知其然并知其所以然，将知识运用到实践中，才是研究技术的最高境界