手搓 Git 服务器（一）：搭建一个简单的基于 SSH 的 Git 服务器

Git 是目前最流行的源代码控制系统，它是由 Linus Torvalds 以及其他开发内核的人员为了在 Linux 内核开发中使用而创建的。如果深入了解 Git 的传输协议，那么就会感受到 Unix 哲学中的简单性。Git 的中文文档介绍了《服务器上的 Git - 协议》（英文文档），参考该文档，可以快速构建一个简单的 Git 服务器，并加入自定义的能力。

Git 支持基于 SSH 和 HTTP/HTTPS 的协议。本文介绍一种使用 Go 语言实现基于 SSH 的 Git 服务器的智能协议的方法。

Git 智能协议

Git 智能协议是一种用于在 Git 客户端和服务器之间进行高效通信的机制，“它需要在服务端运行一个进程，而这也是 Git 的智能之处——它可以读取本地数据，理解客户端有什么和需要什么，并为它生成合适的包文件。总共有两组进程用于传输数据，它们分别负责上传和下载数据”。当 git 客户端程序与 Git 服务器交互时，会在服务器端运行对应的程序，进行数据交换。如下图所示：

Git server

上传数据

当 Git 客户端上传数据到 Git 服务器（比如 git push origin main）时，实际上会在客户端运行 send-pack 进程，它通过 SSH 连接 Git 服务器，然后调用服务器端的 git-receive-pack 程序，git-receive-pack“会立即为它所拥有的每一个引用发送一行响应”。然后， send-pack 和 git-receive-pack 进行交互，完成文件上传。具体可见文档 “上传数据”一节。

下载数据

当 Git 客户端从 Git 服务器下载数据时，实际上会在客户端运行 fetch-pack，它通过 SSH 连接 Git 服务器，然后调用服务器端的 git-upload-pack 的程序，协商后续传输的数据，最终返回客户端下载到所需的数据。具体可见文档 “下载数据” 一节。

实现思路

当服务器安装了 Git 之后，那么机器上已经有了 git-receive-pack 和 git-upload-pack。比如，在 macOS 上使用 Homebrew 后，可以看到 Git 程序所包含的可执行程序：

$ ls -1 /usr/local/Cellar/git/2.46.0/bin
git
git-cvsserver
git-receive-pack
git-shell
git-upload-archive
git-upload-pack
scalar

因此，在这种情况下，只需要在文件系统上创建裸仓库，并对外提供 SSH 服务，那么就可以实现 Git 服务器。

使用 SSH 服务器实现极简的 Git 服务器

Linux 服务器本身就提供了 SSH 服务，只需要安装 Git，确保 git-receive-pack 和 git-upload-pack 位于系统路径之中，那么一个极简的 Git 服务器已经就绪了。在本地电脑可通过如下步骤尝试：

确保有一个可以使用 SSH 登录服务器的用户，比如 foo。
在服务器的文件系统上，创建一个裸仓库。比如在 /tmp/repositories/bar 创建仓库：

mkdir -p /tmp/repositories/bar
cd /tmp/repositories/bar
git init --bare

找到任意的一个本地仓库，假定其包含 main 分支。确保本机的 SSH 服务器已经开启并允许访问，那么可以将它推送到 /tmp/repositories/bar 仓库中：

git remote add local localhost:/tmp/repositories/bar/
git push local main

如果想测试拉取仓库，那么在新的目录克隆仓库：

mkdir -p /tmp/repositories/
cd /tmp/repositories
git clone localhost:/tmp/repositories/bar/ bar2

如果一切顺利，那么 /tmp/repositories/bar 就是服务器端的仓库，/tmp/repositories/bar2 是克隆到客户端的仓库。

这就是一个极简的 Git 服务器。如果仅仅是用于代码的上传下载，这样的服务器已经够用了。但是，在实际中，如果仅仅是为了搭建 Git 服务器而开发 SSH 服务器的所有功能和权限，那不太满足“最小特权”原则；另外，真实的 Git 的服务器可能还需要一些其他的周边功能，比如用户管理、权限、日志等。那么，使用服务器上的原生 SSH 服务器就显得过于简陋了。

通过编程实现 Git 服务器

对于复杂的场景，需要通过编程语言实现 Git 服务器。具体地说，实现一个 SSH 服务，除了调用 git-receive-pack 和 git-upload-pack 程序与 Git 客户端程序交互之外，还应该能够添加复杂的逻辑。

技术选型

SSH 服务器

对于大部分编程语言，都有开源的 SSH 相关的库，有些比较底层，有些进行了高层的抽象。选择一个使用起来顺手的，并且足够安全的库，然后编写集成代码，即可手搓一个 Git 服务器。Go 语言有一个开源的 SSH 软件包 gliderlabs/ssh 。它封装了标准库里的 crypto/ssh ，提供了构建 SSH 服务器的高层接口。

命令行处理

对于客户端发送给SSH服务器的命令，需要进行解析后使用。判断其调用了 git-receive-pack、git-upload-pack，还是其它。尽管可以自行解析，但是这不一定是简单的任务。可使用第三方库google/shlex解析

进程间通行

当 Git 服务器接收到 git-receive-pack 和 git-upload-pack 命令时，需要调用相应的程序，然后与客户端交互。为此，可使用标准库里的 os/exec 调用命令行程序，将其标准输入与标准输出与客户端连接。

示例

代码示例

以下是一个简单的 Git 服务器的示例。它通过 SSH 进行认证，然后在接收到命令和客户端上传数据后，打印了一些信息：

package main

import (
  "fmt"
  "log"
  "os"
  "os/exec"

  "github.com/gliderlabs/ssh"
  "github.com/google/shlex"
)

var GIT_RECEIVE_PACK_CMD = "git-receive-pack"
var GIT_UPLOAD_PACK_CMD = "git-upload-pack"

type SshOut struct {
  s ssh.Session
}

type SshIn struct {
  session ssh.Session
}

func (writer SshOut) Write(data []byte) (int, error) {
  return writer.s.Write(data)
}

func (reader SshIn) Read(data []byte) (int, error) {
  return reader.session.Read(data)
}

func runGitReceivePackCmd(session ssh.Session, repoPath string) error {
  cmd := exec.Command(GIT_RECEIVE_PACK_CMD, repoPath)
  sshOut := SshOut{s: session}

  cmd.Stdout = sshOut
  cmd.Stderr = session.Stderr()
  cmd.Stdin = SshIn{session: session}

  return cmd.Run()
}

func runGitUploadPackCmd(session ssh.Session, repoPath string) error {
  cmd := exec.Command(GIT_UPLOAD_PACK_CMD, repoPath)
  sshOut := SshOut{s: session}

  cmd.Stdout = sshOut
  cmd.Stderr = session.Stderr()
  cmd.Stdin = SshIn{session: session}

  return cmd.Run()
}

func main() {
  ssh.Handle(func(s ssh.Session) {
    fmt.Println("ssh raw command:", s.RawCommand())

    args, err := shlex.Split(s.RawCommand())
    if err != nil {
      fmt.Fprintln(os.Stderr, err.Error())
      return
    }

    if args[0] == GIT_RECEIVE_PACK_CMD {
      if err := runGitReceivePackCmd(s, args[1]); err != nil {
        fmt.Fprintln(os.Stderr, err.Error())
      }
    } else if args[0] == GIT_UPLOAD_PACK_CMD {
      if err := runGitUploadPackCmd(s, args[1]); err != nil {
        fmt.Fprintln(os.Stderr, err.Error())
      }
    }
  })

  log.Fatal(ssh.ListenAndServe(":2222", nil, ssh.HostKeyFile(".ssh/id_ed25519")))
}

测试运行

将认证公钥放在 .ssh/id_ed25519 目录后运行程序：

go run main.go

克隆项目

使用 git 命令克隆项目：

git clone ssh://localhost:2222/tmp/repositories/bar bar3

此时 Git 服务器打印出了 git 客户端发送的原始命令：

ssh raw command: git-upload-pack '/tmp/repositories/bar'

推送代码

在代码库中添加文件，然后推送到 Git 服务器：

git push origin main

此时 Git 服务器打印的 SSH 原始命令和返回给客户端的数据如下：

ssh raw command: git-receive-pack '/tmp/repositories/bar'

拉取代码

当使用 git remote update 更新远程分支列表，或者使用 git fetch 从远程仓库获取最新的变更时，Git 服务器处理的是下载数据的指令，打印出的 SSH 原始命令都是：

ssh raw command: git-upload-pack '/tmp/repositories/bar'

加入复杂逻辑

既然可以通过编程的方式实现一个 SSH 服务器，那么就可以在代码中加入复杂逻辑了：

用户的权限认证，可以使用 gliderlabs/ssh 的相关处理器
对于代码操作的 Hook，可以参考 Server-Side Hooks 中的说明，包括 pre-receive、update、post-receive等

结尾

得益于 Git 的实现哲学，搭建或者开发基于 SSH 的 Git 服务器，本质上是构建 SSH 服务器，然后在服务器端调用相关的命令行程序。