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要從遠端倉儲「下載」檔案下來，可分為「本地有較舊版本」或「本地完全沒有這份專案」兩種情境，前者用 git fetch 或 git pull、後者用 git clone。本文除了比較兩情境、三指令的使用時機，還將仔細觀察 .git/ 資料夾，看看這些指令各自用什麼不同策略，把遠端檔案放到本地中。

把本地檔案推到 GitHub 倉儲

首先在本地端建立一筆 commit：

echo "hello, world" > hello_world.txt
git add hello_world.txt
git commit -m "Initial commit"

目前 .git/ 結構如下，共有三個物件：

.git/
├── ...
│
├── logs/
│   ├── refs/
│   │    └── heads/
│   │         └── main   # 0000000000000000000000000000000000000000 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756950578 +0800 commit (initial): Initial commit
│   └── HEAD      # 0000000000000000000000000000000000000000 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756950578 +0800 commit (initial): Initial commit
│
├── objects/
│   ├── 4b/                                        # blob物件
│   │   └── 5fa63702dd96796042e92787f464e28f09f17d
│   ├── 23/                                        # commit物件
│   │   └── b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4
│   ├── 89/                                        # tree物件
│   │   └── 34288024c536ae07113abd94e0975284a707ac
│   ├── info/
│   └── pack/
│
├── refs/
│   ├── heads/
│   │    └── main  # 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4
│   └── tags/
│
│
├── ...
└── index

圖示如下：

從本地端推到 GitHub 倉儲

為了避免之後每次與這個倉儲都要貼完整網址，我們可以先把該倉儲網址取名為 origin 如下：

git remote add origin https://github.com/ruifuhong/Day29.git

接著把專案推上 GitHub 倉儲：

git push -u origin main

成功推送：

我們來看看終端機顯示的訊息透漏哪些資訊：

Enumerating objects: 3, done.
Counting objects: 100% (3/3), done.
Writing objects: 100% (3/3), 215 bytes | 215.00 KiB/s, done.
Total 3 (delta 0), reused 0 (delta 0), pack-reused 0
To https://github.com/ruifuhong/Day29.git
 * [new branch]      main -> main
Branch 'main' set up to track remote branch 'main' from 'origin'.

• Enumerating objects: 3, done.：git 找到三個物件要推出去。
• Counting objects: 100% (3/3), done.：git 再數一次，確認有三個物件。
• Writing objects: 100% (3/3), 215 bytes | 215.00 KiB/s, done.：要把三個物件寫進 GitHub 伺服器，一共 215 個位元組，傳輸速率為每秒 215.00 千位元組。
• Total 3 (delta 0), reused 0 (delta 0), pack-reused 0：一共傳送 3 個物件（0 個以 delta 物件傳送）、重複使用 0 個已被壓縮的物件（0 個為 delta 物件）、沒有重複使用任何已打包的物件。

所謂「delta 物件」指示的是這個物件只記錄跟其他物件的差別，而非完整物件，當物件量大的時候，可以節省儲存空間。

• * [new branch] main -> main 以及 Branch 'main' set up to track remote branch 'main' from 'origin'.：本地端送上去的是 main 分支，但 GitHub 預設只有 master 分支而沒有 main 分支，因此送一個新的 main 分支上去。

觀察 .git/refs 資料夾可發現多了一個 remotes/ 參考：

├── refs/
│   ├── heads/
│   │    └── main              # 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4
│   ├── remotes/
│   │    └── origin/
│   │          └── main        # 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4
│   └── tags/

表示在 GitHub 這遠端倉儲（命名為 origin）中的 main 這個參考也是指向 23b21f6... 這個 commit。

在 GitHub 上做一個 commit

點擊下圖中紅圈處 Add a README 新增一個 README.md 檔案：

點擊紅圈處的 Add a README

在下圖左邊橘色箭頭處以 markdown 語法寫個簡單的 README 內容後，點擊右上角黃色箭頭指的 Commit changes...

我們使用預設的 commit 訊息 "Create README.md"，並讓這變化直接發在 main 分支上，因此直接點選下圖右下角的 Commit changes：

從 GitHub 倉儲的歷史紀錄來看，多了一個雜湊碼為 d07c6d9 的 commit：

比較 git fetch 與 git pull

現在 GitHub 倉儲中已有 d07c6d9... 這筆 commit，但本地端還沒有，於是需要把遠端的進度同步（sync）到本地端。

同步的方式有二，一是 git fetch、二是 git pull，但兩者有些許不同。

git fetch

指令如下：

git fetch

終端機顯示訊息如下：

remote: Enumerating objects: 4, done.
remote: Counting objects: 100% (4/4), done.
remote: Compressing objects: 100% (2/2), done.
remote: Total 3 (delta 0), reused 0 (delta 0), pack-reused 0 (from 0)
Unpacking objects: 100% (3/3), 953 bytes | 32.00 KiB/s, done.
From https://github.com/ruifuhong/Day29.git
   23b21f6..d07c6d9  main       -> origin/main

Git 伺服器掃完四個物件後，決定送三個物件下來（可能因第四個物件本地已經有了），從 main 分支抓到本地的 main 分支。

完成後，本地 .git/ 資料夾如下：

.git/
├── ...
│
├── logs/
│   ├── refs/
│   │    ├── heads/
│   │    │     └── main        # 0000000000000000000000000000000000000000 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756950578 +0800 commit (initial): Initial commit
│   │    └── remotes/
│   │          └── origin/
│   │                └── main  # 0000000000000000000000000000000000000000 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756952891 +0800 update by push
│   │                          # 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756968286 +0800 fetch: fast-forward
│   └── HEAD                   # 0000000000000000000000000000000000000000 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756950578 +0800 commit (initial): Initial commit
│
├── objects/
│   ├── 4b/
│   │   ├── 5fa63702dd96796042e92787f464e28f09f17d # 舊有blob物件
│   │   └── 266ffcba8cec812fd6e6c622f3d8cb5e3aed64 # 新增tree物件
│   ├── 23/                                        # 舊有commit物件
│   │   └── b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4
│   ├── 89/                                        # 舊有tree物件
│   │   └── 34288024c536ae07113abd94e0975284a707ac
│   ├── d0/                                        # 新增commit物件
│   │   └── 7c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc
│   ├── e2/                                        # 新增blob物件
│   │   └── f685524b151f5f4457b58d72f6947153966f1d
│   ├── info/
│   └── pack/
│
├── refs/
│   ├── heads/
│   │    └── main        # 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4
│   ├── remotes/
│   │    └── origin/
│   │          └── main  # d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc
│   └── tags/
│
├── COMMIT-EDITMSG    # Initial commit
├── ...
├── FETCH_HEAD # d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc  branch 'main' of https://github.com/ruifuhong/Day29.git
├── HEAD        # ref: refs/heads/main
└── index  # 100644 4b5fa63702dd96796042e92787f464e28f09f17d 0 hello_world.txt

值得觀察的點如下：

• logs/：本地的 main 跟 HEAD 都沒有記錄到 d07c6d9... 這在 GitHub 上新增的 commit，但是遠端的 remotes/origin/main 有。
• objects/：新增在 GitHub 上做出的 blob、tree 與 commit 物件。
• ref/：遠端的 remote/origin/main 已經指向新 commit d07c6d9...，但本地的 heads/main 依然指向舊 commit 23b21f6...。
• COMMIT-EDITMSG：依然為舊 commit 的 Initial commit。
• FETCH_HEAD：表示在遠端的 HEAD 指向哪個 commit 時抓下來。
• index：預存區存的是舊 commit 中對應的 blob 物件。

圖示如下：

很明顯，雖然新的 commit 已經被抓下來了，但是本地的紀錄依然指著舊 commit，用 git log 也能觀察到，甚至透過 ls 觀察工作目錄，也還沒有 README.md：

因此，還要再把當前本地 main 分支合併到遠端的 main 分支（也就是 FETCH_HEAD 指的地方）。我們以下列指令完成這件事：

git merge FETCH_HEAD

合併時的終端機畫面顯示：

Updating 23b21f6..d07c6d9
Fast-forward
 README.md | 1 +
 1 file changed, 1 insertion(+)
 create mode 100644 README.md

因為 d07c6d9... 為 2321f6... 往後一個 commit，使用的合併方式是快轉模式（Fast-forward），也就是 main 分支的參考移到 FETCH_HEAD 所指的地方：

首先可發現工作目錄已經出現 README.md 檔案：

合併完之後的 .git/ 資料夾如下：

.git/
├── ...
│
├── logs/
│   ├── refs/
│   │    ├── heads/
│   │    │     └── main   # 0000000000000000000000000000000000000000 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756950578 +0800 commit (initial): Initial commit
│   │    │                # 新增23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756969313 +0800 pull: fast-forward
│   │    └── remotes/
│   │          └── origin/
│   │                └── main  # 0000000000000000000000000000000000000000 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756952891 +0800 update by push
│   │        # 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756968286 +0800 fetch: fast-forward
│   └── HEAD # 0000000000000000000000000000000000000000 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756950578 +0800 commit (initial): Initial commit
│            # 新增23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756975923 +0800 merge d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc: Fast-forward
│
├── objects/                   # 不變
│   ├── 4b/
│   │   ├── 5fa63702dd96796042e92787f464e28f09f17d
│   │   └── 266ffcba8cec812fd6e6c622f3d8cb5e3aed64
│   ├── 23/
│   │   └── b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4
│   ├── 89/
│   │   └── 34288024c536ae07113abd94e0975284a707ac
│   ├── d0/
│   │   └── 7c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc
│   ├── e2/
│   │   └── f685524b151f5f4457b58d72f6947153966f1d
│   ├── info/
│   └── pack/
│
├── refs/
│   ├── heads/
│   │    └── main       # 變成d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc
│   ├── remotes/
│   │    └── origin/
│   │          └── main # d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc
│   └── tags/
│
├── COMMIT-EDITMSG  # Initial commit
├── ...
├── FETCH_HEAD # d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc  branch 'main' of https://github.com/ruifuhong/Day29.git
├── HEAD       # ref: refs/heads/main
├── index      # 100644 4b5fa63702dd96796042e92787f464e28f09f17d 0       hello_world.txt
│              # 新增100644 e2f685524b151f5f4457b58d72f6947153966f1d 0       README.md
└── ORIG_HEAD  # 新增檔案，內容為23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4

主要的變化包含：

• logs/ 裡本地相關者新增從 23b21f6... 長出 d07c6d9... commit 的紀錄。
• refs/heads/main：變成指向最新 commit d07c6d9...。
• index：多出新增的 blob 物件 e2f6855...。
• ORIG_HEAD：新增檔案，指向原本的 commit 23b21f6...。

圖示如下：

git pull

那如果用以下指令把專案「拉」下來呢？

git pull

終端機顯示訊息如下：

remote: Enumerating objects: 4, done.
remote: Counting objects: 100% (4/4), done.
remote: Compressing objects: 100% (2/2), done.
remote: Total 3 (delta 0), reused 0 (delta 0), pack-reused 0 (from 0)
Unpacking objects: 100% (3/3), 953 bytes | 43.00 KiB/s, done.
From https://github.com/ruifuhong/Day29.git
   23b21f6..d07c6d9  main       -> origin/main
Updating 23b21f6..d07c6d9
Fast-forward
 README.md | 1 +
 1 file changed, 1 insertion(+)
 create mode 100644 README.md

上半段是剛剛下 git fetch 時顯示的內容、下半段是剛剛 git merge FETCH_HEAD 時顯示的內容，那 .git/ 裡面長怎樣呢？

.git/
├── ...
│
├── logs/
│   ├── refs/
│   │    ├── heads/
│   │    │     └── main        # 0000000000000000000000000000000000000000 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756950578 +0800 commit (initial): Initial commit
│   │    │                     # 新增23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756969313 +0800 pull: fast-forward
│   │    └── remotes/
│   │          └── origin/
│   │                └── main  # 0000000000000000000000000000000000000000 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756952891 +0800 update by push
│   │                          # 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756968286 +0800 fetch: fast-forward
│   └── HEAD                   # 0000000000000000000000000000000000000000 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756950578 +0800 commit (initial): Initial commit
│                              # 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4 d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756969314 +0800 pull: Fast-forward
│
├── objects/
│   ├── 4b/
│   │   ├── 5fa63702dd96796042e92787f464e28f09f17d
│   │   └── 266ffcba8cec812fd6e6c622f3d8cb5e3aed64
│   ├── 23/
│   │   └── b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4
│   ├── 89/
│   │   └── 34288024c536ae07113abd94e0975284a707ac
│   ├── d0/
│   │   └── 7c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc
│   ├── e2/
│   │   └── f685524b151f5f4457b58d72f6947153966f1d
│   ├── info/
│   └── pack/
│
├── refs/
│   ├── heads/
│   │    └── main       # d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc
│   ├── remotes/
│   │    └── origin/
│   │          └── main # d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc
│   └── tags/
│
├── COMMIT-EDITMSG      # Initial commit
├── ...
├── FETCH_HEAD          # d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc  branch 'main' of https://github.com/ruifuhong/Day29.git
├── HEAD                # ref: refs/heads/main
├── index  # 100644 4b5fa63702dd96796042e92787f464e28f09f17d 0       hello_world.txt
│          # 100644 e2f685524b151f5f4457b58d72f6947153966f1d 0       README.md
└── ORIG_HEAD           # 23b21f6eddfd80fa9fdadc602516d460f7cbeaa4

除了 logs/HEAD 最新一筆紀錄不包含合併外，其他通通相同！

由此實驗可知，git pull 其實就是同時 git fetch（把遠端倉儲內容抓下來）與 git merge FETCH_HEAD 的綜合體，因此在把遠端進度同步到本地端時，通常都是使用比較簡便的 git pull。

不管哪種方式，同步後使用 git log 都會觀察到如下終端機畫面：

使用 git clone 克隆整份專案

不論 git fetch 或 git pull，都僅限本地端有某個版本的專案時才能使用，如果是要把 GitHub 上的專案整包放到一個空資料夾，則要用 git clone 指令。

現在我們在一個空白的目錄中，使用以下指令，把 GitHub 上的專案克隆下來：

git clone https://github.com/ruifuhong/Day29.git

終端機顯示訊息如下：

Cloning into 'Day29'...
remote: Enumerating objects: 6, done.
remote: Counting objects: 100% (6/6), done.
remote: Compressing objects: 100% (3/3), done.
remote: Total 6 (delta 0), reused 3 (delta 0), pack-reused 0 (from 0)
Receiving objects: 100% (6/6), done.

Git 找到六個物件克隆下來，這時我們打開 .git/ 資料夾看看：

.git/
├── ...
│
├── logs/
│   ├── refs/
│   │    ├── heads/
│   │    │     └── main        # 0000000000000000000000000000000000000000 d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756956014 +0800 clone: from https://github.com/ruifuhong/Day29.git
│   │    └── remotes/
│   │          └── origin/
│   │                └── HEAD  # 0000000000000000000000000000000000000000 d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756956014 +0800 clone: from https://github.com/ruifuhong/Day29.git
│   └── HEAD                   # 0000000000000000000000000000000000000000 d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc Ralph <ralph@ralphmail.com> 1756956014 +0800 clone: from https://github.com/ruifuhong/Day29.git
│
├── objects/                   # 空資料夾
│   ├── info/
│   └── pack/                  # pack-c4af0a359f99a2244bcc5807b33d508b4ef880b9.idx
│                              # pack-c4af0a359f99a2244bcc5807b33d508b4ef880b9.pack
│
├── refs/
│   ├── heads/
│   │    └── main              # d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc
│   ├── remotes/
│   │    └── origin/
│   │          └── HEAD        # ref: refs/remotes/origin/main
│   └── tags/
│
├── ...
├── index
└── packed-refs  # pack-refs with: peeled fully-peeled sorted 
                 #   d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc refs/remotes/origin/main

可發現幾個有趣的現象：

• logs/ 從 git clone 發生起算
  在 GitHub 上建立的 commit 直接從 0000000... 長出來，表示把倉儲克隆下來之後，在本地的歷史紀錄就從 d07c6d9... 開始，而沒有更早的 23b21f6...。

使用 git reflog 觀察也確實如此：

• objects/ 中的物件被打包了、還多了 packed-refs 檔案
  克隆下來的物件是打包過的，所以沒有鬆散物件（loose objects），只有在 objects/pack 裡裝有 Day 27 提過的索引（以 .idx 為副檔名） 及被打包的物件（以 .pack 為副檔名）。

• 多了遠端資訊
  如果使用 git log 觀察，會發現 d07c6d9... 出現 origin/main 跟 origin/HEAD，表示在遠端倉儲 origin 中，HEAD 也指向 main 分支、而 main 分支也指向 d07c6d9... 這個 commit：
  

在 .git/ 資料夾中，則可在 refs/remotes/origin/HEAD 找到 origin 這個遠端倉儲的 HEAD 正指向 main 分支：

├── refs/
│   ├── heads/
│   │    └── main
│   ├── remotes/
│   │    └── origin/
│   │          └── HEAD        # ref: refs/remotes/origin/main
│   └── tags/

至於遠端的 main 分支指向什麼 commit，則記錄在 packed-refs 裡：

├── index
└── packed-refs  # pack-refs with: peeled fully-peeled sorted 
                 #   d07c6d941fe83fc72141bd5454b49a62502780bc refs/remotes/origin/main

額外發現：簽章

在進行實驗時，我發現一件有趣的事情。

因為新建 README.md 的 commit 是直接在 GitHub 上進行，而非在本地寫完後推上去，這類直接在 GitHub 上完成的 commit，commit 者（committer）就是 GitHub，而如果使用 git cat-file -p 觀察 commit 細節，還會發現多一個 gpgsig 簽章：

但如果是在本地寫完才推上去的，就不會有簽章：

這是因為 GitHub 預設在網站上建立 commit 時，就自帶 GPG 簽章，但在本地端建立 commit 就沒有這個機制。當然要在本地建立簽章也不是不行，只是要另外設定，相關說明可參考 GitHub 官方文件。

小結

如果想要把遠端倉儲的版本同步到本地端，而本地已經有該倉儲較舊版本，可以使用以下兩種指令：

• git fetch：把遠端最新資訊抓下來，後面還要使用 git merge FETCH_HEAD 合併進度。
• git pull：直接做完 git fetch 與 git merge FETCH_HEAD 兩件事。

不論使用這兩種方式的哪一種，在物件數不多時，抓或拉下來的都是 git 的鬆散物件。

而如果本地端完全沒有這個遠端倉儲的專案，則要使用 git clone，但這樣整包抓下來的專案就會經過打包，而非鬆散的 git 物件。

參考資料

1. git-fetch
2. git-pull
3. git-clone
4. Pull 下載更新
5. About commit signature verification