[PATCH] Docs - asciidoc changes
[git.git] / README
1 ////////////////////////////////////////////////////////////////
2
3         GIT - the stupid content tracker
4
5 ////////////////////////////////////////////////////////////////
6 "git" can mean anything, depending on your mood.
7
8  - random three-letter combination that is pronounceable, and not
9    actually used by any common UNIX command.  The fact that it is a
10    mispronunciation of "get" may or may not be relevant.
11  - stupid. contemptible and despicable. simple. Take your pick from the
12    dictionary of slang.
13  - "global information tracker": you're in a good mood, and it actually
14    works for you. Angels sing, and a light suddenly fills the room. 
15  - "goddamn idiotic truckload of sh*t": when it breaks
16
17 This is a stupid (but extremely fast) directory content manager.  It
18 doesn't do a whole lot, but what it _does_ do is track directory
19 contents efficiently. 
20
21 There are two object abstractions: the "object database", and the
22 "current directory cache" aka "index".
23
24 The Object Database
25 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
26 The object database is literally just a content-addressable collection
27 of objects.  All objects are named by their content, which is
28 approximated by the SHA1 hash of the object itself.  Objects may refer
29 to other objects (by referencing their SHA1 hash), and so you can
30 build up a hierarchy of objects.
31
32 All objects have a statically determined "type" aka "tag", which is
33 determined at object creation time, and which identifies the format of
34 the object (i.e. how it is used, and how it can refer to other objects). 
35 There are currently three different object types: "blob", "tree" and
36 "commit". 
37
38 A "blob" object cannot refer to any other object, and is, like the tag
39 implies, a pure storage object containing some user data.  It is used to
40 actually store the file data, i.e. a blob object is associated with some
41 particular version of some file. 
42
43 A "tree" object is an object that ties one or more "blob" objects into a
44 directory structure. In addition, a tree object can refer to other tree
45 objects, thus creating a directory hierarchy. 
46
47 Finally, a "commit" object ties such directory hierarchies together into
48 a DAG of revisions - each "commit" is associated with exactly one tree
49 (the directory hierarchy at the time of the commit). In addition, a
50 "commit" refers to one or more "parent" commit objects that describe the
51 history of how we arrived at that directory hierarchy.
52
53 As a special case, a commit object with no parents is called the "root"
54 object, and is the point of an initial project commit.  Each project
55 must have at least one root, and while you can tie several different
56 root objects together into one project by creating a commit object which
57 has two or more separate roots as its ultimate parents, that's probably
58 just going to confuse people.  So aim for the notion of "one root object
59 per project", even if git itself does not enforce that. 
60
61 A "tag" object symbolically identifies and can be used to sign other
62 objects. It contains the identifier and type of another object, a
63 symbolic name (of course!) and, optionally, a signature.
64
65 Regardless of object type, all objects are share the following
66 characteristics: they are all in deflated with zlib, and have a header
67 that not only specifies their tag, but also size information about the
68 data in the object.  It's worth noting that the SHA1 hash that is used
69 to name the object is the hash of the original data (historical note:
70 in the dawn of the age of git this was the sha1 of the _compressed_
71 object)
72
73 As a result, the general consistency of an object can always be tested
74 independently of the contents or the type of the object: all objects can
75 be validated by verifying that (a) their hashes match the content of the
76 file and (b) the object successfully inflates to a stream of bytes that
77 forms a sequence of <ascii tag without space> + <space> + <ascii decimal
78 size> + <byte\0> + <binary object data>. 
79
80 The structured objects can further have their structure and
81 connectivity to other objects verified. This is generally done with
82 the "fsck-cache" program, which generates a full dependency graph of
83 all objects, and verifies their internal consistency (in addition to
84 just verifying their superficial consistency through the hash).
85
86 The object types in some more detail:
87
88 Blob Object
89 ~~~~~~~~~~~
90 A "blob" object is nothing but a binary blob of data, and doesn't
91 refer to anything else.  There is no signature or any other
92 verification of the data, so while the object is consistent (it _is_
93 indexed by its sha1 hash, so the data itself is certainly correct), it
94 has absolutely no other attributes.  No name associations, no
95 permissions.  It is purely a blob of data (i.e. normally "file
96 contents").
97
98 In particular, since the blob is entirely defined by its data, if two
99 files in a directory tree (or in multiple different versions of the
100 repository) have the same contents, they will share the same blob
101 object. The object is totally independent of it's location in the
102 directory tree, and renaming a file does not change the object that
103 file is associated with in any way.
104
105 Tree Object
106 ~~~~~~~~~~~
107 The next hierarchical object type is the "tree" object.  A tree object
108 is a list of mode/name/blob data, sorted by name.  Alternatively, the
109 mode data may specify a directory mode, in which case instead of
110 naming a blob, that name is associated with another TREE object.
111
112 Like the "blob" object, a tree object is uniquely determined by the
113 set contents, and so two separate but identical trees will always
114 share the exact same object. This is true at all levels, i.e. it's
115 true for a "leaf" tree (which does not refer to any other trees, only
116 blobs) as well as for a whole subdirectory.
117
118 For that reason a "tree" object is just a pure data abstraction: it
119 has no history, no signatures, no verification of validity, except
120 that since the contents are again protected by the hash itself, we can
121 trust that the tree is immutable and its contents never change.
122
123 So you can trust the contents of a tree to be valid, the same way you
124 can trust the contents of a blob, but you don't know where those
125 contents _came_ from.
126
127 Side note on trees: since a "tree" object is a sorted list of
128 "filename+content", you can create a diff between two trees without
129 actually having to unpack two trees.  Just ignore all common parts,
130 and your diff will look right.  In other words, you can effectively
131 (and efficiently) tell the difference between any two random trees by
132 O(n) where "n" is the size of the difference, rather than the size of
133 the tree.
134
135 Side note 2 on trees: since the name of a "blob" depends entirely and
136 exclusively on its contents (i.e. there are no names or permissions
137 involved), you can see trivial renames or permission changes by
138 noticing that the blob stayed the same.  However, renames with data
139 changes need a smarter "diff" implementation.
140
141
142 Changeset Object
143 ~~~~~~~~~~~~~~~~
144 The "changeset" object is an object that introduces the notion of
145 history into the picture.  In contrast to the other objects, it
146 doesn't just describe the physical state of a tree, it describes how
147 we got there, and why.
148
149 A "changeset" is defined by the tree-object that it results in, the
150 parent changesets (zero, one or more) that led up to that point, and a
151 comment on what happened.  Again, a changeset is not trusted per se:
152 the contents are well-defined and "safe" due to the cryptographically
153 strong signatures at all levels, but there is no reason to believe
154 that the tree is "good" or that the merge information makes sense.
155 The parents do not have to actually have any relationship with the
156 result, for example.
157
158 Note on changesets: unlike real SCM's, changesets do not contain
159 rename information or file mode change information.  All of that is
160 implicit in the trees involved (the result tree, and the result trees
161 of the parents), and describing that makes no sense in this idiotic
162 file manager.
163
164 Trust Object
165 ~~~~~~~~~~~~
166 The notion of "trust" is really outside the scope of "git", but it's
167 worth noting a few things.  First off, since everything is hashed with
168 SHA1, you _can_ trust that an object is intact and has not been messed
169 with by external sources.  So the name of an object uniquely
170 identifies a known state - just not a state that you may want to
171 trust.
172
173 Furthermore, since the SHA1 signature of a changeset refers to the
174 SHA1 signatures of the tree it is associated with and the signatures
175 of the parent, a single named changeset specifies uniquely a whole set
176 of history, with full contents.  You can't later fake any step of the
177 way once you have the name of a changeset.
178
179 So to introduce some real trust in the system, the only thing you need
180 to do is to digitally sign just _one_ special note, which includes the
181 name of a top-level changeset.  Your digital signature shows others
182 that you trust that changeset, and the immutability of the history of
183 changesets tells others that they can trust the whole history.
184
185 In other words, you can easily validate a whole archive by just
186 sending out a single email that tells the people the name (SHA1 hash)
187 of the top changeset, and digitally sign that email using something
188 like GPG/PGP.
189
190 In particular, you can also have a separate archive of "trust points"
191 or tags, which document your (and other peoples) trust.  You may, of
192 course, archive these "certificates of trust" using "git" itself, but
193 it's not something "git" does for you.
194
195 Another way of saying the last point: "git" itself only handles
196 content integrity, the trust has to come from outside.
197
198
199
200
201 The "index" aka "Current Directory Cache"
202 -----------------------------------------
203 The index is a simple binary file, which contains an efficient
204 representation of a virtual directory content at some random time.  It
205 does so by a simple array that associates a set of names, dates,
206 permissions and content (aka "blob") objects together.  The cache is
207 always kept ordered by name, and names are unique (with a few very
208 specific rules) at any point in time, but the cache has no long-term
209 meaning, and can be partially updated at any time.
210
211 In particular, the index certainly does not need to be consistent with
212 the current directory contents (in fact, most operations will depend on
213 different ways to make the index _not_ be consistent with the directory
214 hierarchy), but it has three very important attributes:
215
216 '(a) it can re-generate the full state it caches (not just the
217 directory structure: it contains pointers to the "blob" objects so
218 that it can regenerate the data too)'
219
220 As a special case, there is a clear and unambiguous one-way mapping
221 from a current directory cache to a "tree object", which can be
222 efficiently created from just the current directory cache without
223 actually looking at any other data.  So a directory cache at any one
224 time uniquely specifies one and only one "tree" object (but has
225 additional data to make it easy to match up that tree object with what
226 has happened in the directory)
227
228 '(b) it has efficient methods for finding inconsistencies between that
229 cached state ("tree object waiting to be instantiated") and the
230 current state.'
231
232 '(c) it can additionally efficiently represent information about merge
233 conflicts between different tree objects, allowing each pathname to be
234 associated with sufficient information about the trees involved that
235 you can create a three-way merge between them.'
236
237 Those are the three ONLY things that the directory cache does.  It's a
238 cache, and the normal operation is to re-generate it completely from a
239 known tree object, or update/compare it with a live tree that is being
240 developed.  If you blow the directory cache away entirely, you generally
241 haven't lost any information as long as you have the name of the tree
242 that it described. 
243
244 At the same time, the directory index is at the same time also the
245 staging area for creating new trees, and creating a new tree always
246 involves a controlled modification of the index file.  In particular,
247 the index file can have the representation of an intermediate tree that
248 has not yet been instantiated.  So the index can be thought of as a
249 write-back cache, which can contain dirty information that has not yet
250 been written back to the backing store.
251
252
253
254 The Workflow
255 ------------
256 Generally, all "git" operations work on the index file. Some operations
257 work *purely* on the index file (showing the current state of the
258 index), but most operations move data to and from the index file. Either
259 from the database or from the working directory. Thus there are four
260 main combinations: 
261
262 1) working directory -> index
263 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
264
265 You update the index with information from the working directory with
266 the "update-cache" command.  You generally update the index
267 information by just specifying the filename you want to update, like
268 so:
269
270                 update-cache filename
271
272 but to avoid common mistakes with filename globbing etc, the command
273 will not normally add totally new entries or remove old entries,
274 i.e. it will normally just update existing cache entries.
275
276 To tell git that yes, you really do realize that certain files no
277 longer exist in the archive, or that new files should be added, you
278 should use the "--remove" and "--add" flags respectively.
279
280 NOTE! A "--remove" flag does _not_ mean that subsequent filenames will
281 necessarily be removed: if the files still exist in your directory
282 structure, the index will be updated with their new status, not
283 removed. The only thing "--remove" means is that update-cache will be
284 considering a removed file to be a valid thing, and if the file really
285 does not exist any more, it will update the index accordingly.
286
287 As a special case, you can also do "update-cache --refresh", which
288 will refresh the "stat" information of each index to match the current
289 stat information. It will _not_ update the object status itself, and
290 it will only update the fields that are used to quickly test whether
291 an object still matches its old backing store object.
292
293 2) index -> object database
294 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
295
296 You write your current index file to a "tree" object with the program
297
298                 write-tree
299
300 that doesn't come with any options - it will just write out the
301 current index into the set of tree objects that describe that state,
302 and it will return the name of the resulting top-level tree. You can
303 use that tree to re-generate the index at any time by going in the
304 other direction:
305
306 3) object database -> index
307 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
308
309 You read a "tree" file from the object database, and use that to
310 populate (and overwrite - don't do this if your index contains any
311 unsaved state that you might want to restore later!) your current
312 index.  Normal operation is just
313
314                 read-tree <sha1 of tree>
315
316 and your index file will now be equivalent to the tree that you saved
317 earlier. However, that is only your _index_ file: your working
318 directory contents have not been modified.
319
320 4) index -> working directory
321 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
322
323 You update your working directory from the index by "checking out"
324 files. This is not a very common operation, since normally you'd just
325 keep your files updated, and rather than write to your working
326 directory, you'd tell the index files about the changes in your
327 working directory (i.e. "update-cache").
328
329 However, if you decide to jump to a new version, or check out somebody
330 else's version, or just restore a previous tree, you'd populate your
331 index file with read-tree, and then you need to check out the result
332 with
333
334                 checkout-cache filename
335
336 or, if you want to check out all of the index, use "-a".
337
338 NOTE! checkout-cache normally refuses to overwrite old files, so if
339 you have an old version of the tree already checked out, you will need
340 to use the "-f" flag (_before_ the "-a" flag or the filename) to
341 _force_ the checkout.
342
343
344 Finally, there are a few odds and ends which are not purely moving
345 from one representation to the other:
346
347 5) Tying it all together
348 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
349
350 To commit a tree you have instantiated with "write-tree", you'd create
351 a "commit" object that refers to that tree and the history behind it -
352 most notably the "parent" commits that preceded it in history.
353
354 Normally a "commit" has one parent: the previous state of the tree
355 before a certain change was made. However, sometimes it can have two
356 or more parent commits, in which case we call it a "merge", due to the
357 fact that such a commit brings together ("merges") two or more
358 previous states represented by other commits.
359
360 In other words, while a "tree" represents a particular directory state
361 of a working directory, a "commit" represents that state in "time",
362 and explains how we got there.
363
364 You create a commit object by giving it the tree that describes the
365 state at the time of the commit, and a list of parents:
366
367                 commit-tree <tree> -p <parent> [-p <parent2> ..]
368
369 and then giving the reason for the commit on stdin (either through
370 redirection from a pipe or file, or by just typing it at the tty).
371
372 commit-tree will return the name of the object that represents that
373 commit, and you should save it away for later use. Normally, you'd
374 commit a new "HEAD" state, and while git doesn't care where you save
375 the note about that state, in practice we tend to just write the
376 result to the file ".git/HEAD", so that we can always see what the
377 last committed state was.
378
379 6) Examining the data
380 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
381
382 You can examine the data represented in the object database and the
383 index with various helper tools. For every object, you can use
384 "cat-file" to examine details about the object:
385
386                 cat-file -t <objectname>
387
388 shows the type of the object, and once you have the type (which is
389 usually implicit in where you find the object), you can use
390
391                 cat-file blob|tree|commit <objectname>
392
393 to show its contents. NOTE! Trees have binary content, and as a result
394 there is a special helper for showing that content, called "ls-tree",
395 which turns the binary content into a more easily readable form.
396
397 It's especially instructive to look at "commit" objects, since those
398 tend to be small and fairly self-explanatory. In particular, if you
399 follow the convention of having the top commit name in ".git/HEAD",
400 you can do
401
402                 cat-file commit $(cat .git/HEAD)
403
404 to see what the top commit was.
405
406 7) Merging multiple trees
407 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
408
409 Git helps you do a three-way merge, which you can expand to n-way by
410 repeating the merge procedure arbitrary times until you finally
411 "commit" the state.  The normal situation is that you'd only do one
412 three-way merge (two parents), and commit it, but if you like to, you
413 can do multiple parents in one go.
414
415 To do a three-way merge, you need the two sets of "commit" objects
416 that you want to merge, use those to find the closest common parent (a
417 third "commit" object), and then use those commit objects to find the
418 state of the directory ("tree" object) at these points.
419
420 To get the "base" for the merge, you first look up the common parent
421 of two commits with
422
423                 merge-base <commit1> <commit2>
424
425 which will return you the commit they are both based on.  You should
426 now look up the "tree" objects of those commits, which you can easily
427 do with (for example)
428
429                 cat-file commit <commitname> | head -1
430
431 since the tree object information is always the first line in a commit
432 object.
433
434 Once you know the three trees you are going to merge (the one
435 "original" tree, aka the common case, and the two "result" trees, aka
436 the branches you want to merge), you do a "merge" read into the
437 index. This will throw away your old index contents, so you should
438 make sure that you've committed those - in fact you would normally
439 always do a merge against your last commit (which should thus match
440 what you have in your current index anyway).
441
442 To do the merge, do
443
444                 read-tree -m <origtree> <target1tree> <target2tree>
445
446 which will do all trivial merge operations for you directly in the
447 index file, and you can just write the result out with "write-tree".
448
449 NOTE! Because the merge is done in the index file, and not in your
450 working directory, your working directory will no longer match your
451 index. You can use "checkout-cache -f -a" to make the effect of the
452 merge be seen in your working directory.
453
454 NOTE2! Sadly, many merges aren't trivial. If there are files that have
455 been added.moved or removed, or if both branches have modified the
456 same file, you will be left with an index tree that contains "merge
457 entries" in it. Such an index tree can _NOT_ be written out to a tree
458 object, and you will have to resolve any such merge clashes using
459 other tools before you can write out the result.
460
461
462 [ fixme: talk about resolving merges here ]