Merge branch 'au/complete-restore-s'
[git] / Documentation / technical / index-format.txt
1 Git index format
2 ================
3
4 == The Git index file has the following format
5
6   All binary numbers are in network byte order.
7   In a repository using the traditional SHA-1, checksums and object IDs
8   (object names) mentioned below are all computed using SHA-1.  Similarly,
9   in SHA-256 repositories, these values are computed using SHA-256.
10   Version 2 is described here unless stated otherwise.
11
12    - A 12-byte header consisting of
13
14      4-byte signature:
15        The signature is { 'D', 'I', 'R', 'C' } (stands for "dircache")
16
17      4-byte version number:
18        The current supported versions are 2, 3 and 4.
19
20      32-bit number of index entries.
21
22    - A number of sorted index entries (see below).
23
24    - Extensions
25
26      Extensions are identified by signature. Optional extensions can
27      be ignored if Git does not understand them.
28
29      Git currently supports cached tree and resolve undo extensions.
30
31      4-byte extension signature. If the first byte is 'A'..'Z' the
32      extension is optional and can be ignored.
33
34      32-bit size of the extension
35
36      Extension data
37
38    - Hash checksum over the content of the index file before this checksum.
39
40 == Index entry
41
42   Index entries are sorted in ascending order on the name field,
43   interpreted as a string of unsigned bytes (i.e. memcmp() order, no
44   localization, no special casing of directory separator '/'). Entries
45   with the same name are sorted by their stage field.
46
47   32-bit ctime seconds, the last time a file's metadata changed
48     this is stat(2) data
49
50   32-bit ctime nanosecond fractions
51     this is stat(2) data
52
53   32-bit mtime seconds, the last time a file's data changed
54     this is stat(2) data
55
56   32-bit mtime nanosecond fractions
57     this is stat(2) data
58
59   32-bit dev
60     this is stat(2) data
61
62   32-bit ino
63     this is stat(2) data
64
65   32-bit mode, split into (high to low bits)
66
67     4-bit object type
68       valid values in binary are 1000 (regular file), 1010 (symbolic link)
69       and 1110 (gitlink)
70
71     3-bit unused
72
73     9-bit unix permission. Only 0755 and 0644 are valid for regular files.
74     Symbolic links and gitlinks have value 0 in this field.
75
76   32-bit uid
77     this is stat(2) data
78
79   32-bit gid
80     this is stat(2) data
81
82   32-bit file size
83     This is the on-disk size from stat(2), truncated to 32-bit.
84
85   Object name for the represented object
86
87   A 16-bit 'flags' field split into (high to low bits)
88
89     1-bit assume-valid flag
90
91     1-bit extended flag (must be zero in version 2)
92
93     2-bit stage (during merge)
94
95     12-bit name length if the length is less than 0xFFF; otherwise 0xFFF
96     is stored in this field.
97
98   (Version 3 or later) A 16-bit field, only applicable if the
99   "extended flag" above is 1, split into (high to low bits).
100
101     1-bit reserved for future
102
103     1-bit skip-worktree flag (used by sparse checkout)
104
105     1-bit intent-to-add flag (used by "git add -N")
106
107     13-bit unused, must be zero
108
109   Entry path name (variable length) relative to top level directory
110     (without leading slash). '/' is used as path separator. The special
111     path components ".", ".." and ".git" (without quotes) are disallowed.
112     Trailing slash is also disallowed.
113
114     The exact encoding is undefined, but the '.' and '/' characters
115     are encoded in 7-bit ASCII and the encoding cannot contain a NUL
116     byte (iow, this is a UNIX pathname).
117
118   (Version 4) In version 4, the entry path name is prefix-compressed
119     relative to the path name for the previous entry (the very first
120     entry is encoded as if the path name for the previous entry is an
121     empty string).  At the beginning of an entry, an integer N in the
122     variable width encoding (the same encoding as the offset is encoded
123     for OFS_DELTA pack entries; see pack-format.txt) is stored, followed
124     by a NUL-terminated string S.  Removing N bytes from the end of the
125     path name for the previous entry, and replacing it with the string S
126     yields the path name for this entry.
127
128   1-8 nul bytes as necessary to pad the entry to a multiple of eight bytes
129   while keeping the name NUL-terminated.
130
131   (Version 4) In version 4, the padding after the pathname does not
132   exist.
133
134   Interpretation of index entries in split index mode is completely
135   different. See below for details.
136
137 == Extensions
138
139 === Cached tree
140
141   Cached tree extension contains pre-computed hashes for trees that can
142   be derived from the index. It helps speed up tree object generation
143   from index for a new commit.
144
145   When a path is updated in index, the path must be invalidated and
146   removed from tree cache.
147
148   The signature for this extension is { 'T', 'R', 'E', 'E' }.
149
150   A series of entries fill the entire extension; each of which
151   consists of:
152
153   - NUL-terminated path component (relative to its parent directory);
154
155   - ASCII decimal number of entries in the index that is covered by the
156     tree this entry represents (entry_count);
157
158   - A space (ASCII 32);
159
160   - ASCII decimal number that represents the number of subtrees this
161     tree has;
162
163   - A newline (ASCII 10); and
164
165   - Object name for the object that would result from writing this span
166     of index as a tree.
167
168   An entry can be in an invalidated state and is represented by having
169   a negative number in the entry_count field. In this case, there is no
170   object name and the next entry starts immediately after the newline.
171   When writing an invalid entry, -1 should always be used as entry_count.
172
173   The entries are written out in the top-down, depth-first order.  The
174   first entry represents the root level of the repository, followed by the
175   first subtree--let's call this A--of the root level (with its name
176   relative to the root level), followed by the first subtree of A (with
177   its name relative to A), ...
178
179 === Resolve undo
180
181   A conflict is represented in the index as a set of higher stage entries.
182   When a conflict is resolved (e.g. with "git add path"), these higher
183   stage entries will be removed and a stage-0 entry with proper resolution
184   is added.
185
186   When these higher stage entries are removed, they are saved in the
187   resolve undo extension, so that conflicts can be recreated (e.g. with
188   "git checkout -m"), in case users want to redo a conflict resolution
189   from scratch.
190
191   The signature for this extension is { 'R', 'E', 'U', 'C' }.
192
193   A series of entries fill the entire extension; each of which
194   consists of:
195
196   - NUL-terminated pathname the entry describes (relative to the root of
197     the repository, i.e. full pathname);
198
199   - Three NUL-terminated ASCII octal numbers, entry mode of entries in
200     stage 1 to 3 (a missing stage is represented by "0" in this field);
201     and
202
203   - At most three object names of the entry in stages from 1 to 3
204     (nothing is written for a missing stage).
205
206 === Split index
207
208   In split index mode, the majority of index entries could be stored
209   in a separate file. This extension records the changes to be made on
210   top of that to produce the final index.
211
212   The signature for this extension is { 'l', 'i', 'n', 'k' }.
213
214   The extension consists of:
215
216   - Hash of the shared index file. The shared index file path
217     is $GIT_DIR/sharedindex.<hash>. If all bits are zero, the
218     index does not require a shared index file.
219
220   - An ewah-encoded delete bitmap, each bit represents an entry in the
221     shared index. If a bit is set, its corresponding entry in the
222     shared index will be removed from the final index.  Note, because
223     a delete operation changes index entry positions, but we do need
224     original positions in replace phase, it's best to just mark
225     entries for removal, then do a mass deletion after replacement.
226
227   - An ewah-encoded replace bitmap, each bit represents an entry in
228     the shared index. If a bit is set, its corresponding entry in the
229     shared index will be replaced with an entry in this index
230     file. All replaced entries are stored in sorted order in this
231     index. The first "1" bit in the replace bitmap corresponds to the
232     first index entry, the second "1" bit to the second entry and so
233     on. Replaced entries may have empty path names to save space.
234
235   The remaining index entries after replaced ones will be added to the
236   final index. These added entries are also sorted by entry name then
237   stage.
238
239 == Untracked cache
240
241   Untracked cache saves the untracked file list and necessary data to
242   verify the cache. The signature for this extension is { 'U', 'N',
243   'T', 'R' }.
244
245   The extension starts with
246
247   - A sequence of NUL-terminated strings, preceded by the size of the
248     sequence in variable width encoding. Each string describes the
249     environment where the cache can be used.
250
251   - Stat data of $GIT_DIR/info/exclude. See "Index entry" section from
252     ctime field until "file size".
253
254   - Stat data of core.excludesfile
255
256   - 32-bit dir_flags (see struct dir_struct)
257
258   - Hash of $GIT_DIR/info/exclude. A null hash means the file
259     does not exist.
260
261   - Hash of core.excludesfile. A null hash means the file does
262     not exist.
263
264   - NUL-terminated string of per-dir exclude file name. This usually
265     is ".gitignore".
266
267   - The number of following directory blocks, variable width
268     encoding. If this number is zero, the extension ends here with a
269     following NUL.
270
271   - A number of directory blocks in depth-first-search order, each
272     consists of
273
274     - The number of untracked entries, variable width encoding.
275
276     - The number of sub-directory blocks, variable width encoding.
277
278     - The directory name terminated by NUL.
279
280     - A number of untracked file/dir names terminated by NUL.
281
282 The remaining data of each directory block is grouped by type:
283
284   - An ewah bitmap, the n-th bit marks whether the n-th directory has
285     valid untracked cache entries.
286
287   - An ewah bitmap, the n-th bit records "check-only" bit of
288     read_directory_recursive() for the n-th directory.
289
290   - An ewah bitmap, the n-th bit indicates whether hash and stat data
291     is valid for the n-th directory and exists in the next data.
292
293   - An array of stat data. The n-th data corresponds with the n-th
294     "one" bit in the previous ewah bitmap.
295
296   - An array of hashes. The n-th hash corresponds with the n-th "one" bit
297     in the previous ewah bitmap.
298
299   - One NUL.
300
301 == File System Monitor cache
302
303   The file system monitor cache tracks files for which the core.fsmonitor
304   hook has told us about changes.  The signature for this extension is
305   { 'F', 'S', 'M', 'N' }.
306
307   The extension starts with
308
309   - 32-bit version number: the current supported version is 1.
310
311   - 64-bit time: the extension data reflects all changes through the given
312         time which is stored as the nanoseconds elapsed since midnight,
313         January 1, 1970.
314
315   - 32-bit bitmap size: the size of the CE_FSMONITOR_VALID bitmap.
316
317   - An ewah bitmap, the n-th bit indicates whether the n-th index entry
318     is not CE_FSMONITOR_VALID.
319
320 == End of Index Entry
321
322   The End of Index Entry (EOIE) is used to locate the end of the variable
323   length index entries and the beginning of the extensions. Code can take
324   advantage of this to quickly locate the index extensions without having
325   to parse through all of the index entries.
326
327   Because it must be able to be loaded before the variable length cache
328   entries and other index extensions, this extension must be written last.
329   The signature for this extension is { 'E', 'O', 'I', 'E' }.
330
331   The extension consists of:
332
333   - 32-bit offset to the end of the index entries
334
335   - Hash over the extension types and their sizes (but not
336         their contents).  E.g. if we have "TREE" extension that is N-bytes
337         long, "REUC" extension that is M-bytes long, followed by "EOIE",
338         then the hash would be:
339
340         Hash("TREE" + <binary representation of N> +
341                 "REUC" + <binary representation of M>)
342
343 == Index Entry Offset Table
344
345   The Index Entry Offset Table (IEOT) is used to help address the CPU
346   cost of loading the index by enabling multi-threading the process of
347   converting cache entries from the on-disk format to the in-memory format.
348   The signature for this extension is { 'I', 'E', 'O', 'T' }.
349
350   The extension consists of:
351
352   - 32-bit version (currently 1)
353
354   - A number of index offset entries each consisting of:
355
356     - 32-bit offset from the beginning of the file to the first cache entry
357         in this block of entries.
358
359     - 32-bit count of cache entries in this block