브랜치(Branch) 기능은 Git의 가장 강력한 특징이자 다른 버전 관리 시스템과 차별화되는 핵심 요소입니다. 이번 글에서는 Git 브랜치의 기본 개념부터 내부 구조까지 심층적으로 살펴보겠습니다.
1. 브랜치란 무엇인가?
Git 브랜치의 정의와 중요성
브랜치는 개발 과정에서 코드를 복사하여 독립적으로 작업할 수 있는 분기점입니다. 이는 메인 코드베이스에 영향을 주지 않고 새로운 기능을 개발하거나, 버그를 수정하거나, 실험적인 작업을 진행할 수 있게 해줍니다. 브랜치는 협업 과정에서 여러 개발자가 동시에 서로 다른 작업을 진행할 때 특히 유용합니다.
다른 버전 관리 시스템과의 차이점
Git 이전의 버전 관리 시스템(예: SVN, CVS)에서도 브랜치 개념이 존재했지만, 이들은
브랜치를 생성할 때 전체 코드베이스를 복사해야 했습니다. 이로 인해 브랜치 작업이 무거웠고, 시간과 저장 공간을 많이 소모했습니다. 반면, Git의 브랜치는 매우 가벼워서 순식간에 생성되고 전환할 수 있습니다.
Git이 브랜치를 가볍게 만드는 이유
Git은 브랜치를 단순한 포인터로 구현합니다. 새 브랜치를 만드는 것은 단지 41바이트(40자의 SHA-1 해시와 줄바꿈 문자)의 파일을 생성하는 것에 불과합니다. 이 작은 파일은 특정 커밋을 가리키는 포인터 역할을 합니다. 이런 설계 덕분에 Git에서는 브랜치 생성과 전환이 프로젝트 크기와 상관없이 항상 일정한 시간이 소요됩니다.
2. Git의 내부 동작 이해하기
Git의 데이터 저장 방식 (스냅샷 기반)
Git은 다른 버전 관리 시스템과 달리 변경 사항(diff)을 저장하는 것이 아니라, 특정 시점의 파일 스냅샷을 저장합니다. 커밋을 할 때마다 Git은 현재 Staging Area에 있는 모든 파일의 스냅샷을 저장하고, 이전 커밋에 대한 포인터를 함께 기록합니다.
객체 데이터베이스 구조 (블롭, 트리, 커밋)
Git의 내부 데이터베이스는 크게 세 가지 타입의 객체로 구성됩니다:
1.
블롭(Blob): 파일의 내용을 저장하는 객체입니다. 파일명이나 권한 정보는 포함하지 않고 순수하게 내용만 저장합니다.
2.
트리(Tree): 디렉토리 구조를 나타내는 객체로, 파일명과 해당 블롭에 대한 참조, 그리고 하위 디렉토리를 위한 다른 트리 객체에 대한 참조를 포함합니다.
3.
커밋(Commit): 특정 시점의 프로젝트 스냅샷을 나타내는 객체로, 루트 트리 객체에 대한 참조, 부모 커밋에 대한 참조, 작성자 정보, 커밋 메시지 등을 포함합니다.
이 모든 객체는 SHA-1 해시 알고리즘을 통해 고유한 40자리 해시값으로 식별됩니다.
브랜치는 어떻게 40바이트 포인터인가?
Git에서 브랜치는 .git/refs/heads/ 디렉토리에 저장됩니다. 각 브랜치는 이 디렉토리 내의 파일로 표현되며, 파일 내용은 해당 브랜치가 가리키는 커밋의 SHA-1 해시값입니다. 예를 들어, master 브랜치는 .git/refs/heads/master 파일로 저장되며, 이 파일은 단지 master 브랜치의 최신 커밋 해시값만을 포함합니다.
$ cat .git/refs/heads/master
452e4244c8a24f86efc800a99c53eb333cdcf1a9
Bash
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이처럼 브랜치는 특정 커밋을 가리키는 단순한 참조에 불과합니다. 새로운 커밋이 생성될 때마다 현재 브랜치 파일의 내용이 새 커밋의 해시값으로 업데이트됩니다.
3. HEAD와 브랜치 포인터 체계
HEAD란 무엇인가?
HEAD는 현재 작업 중인 브랜치(또는 커밋)를 가리키는 특별한 포인터입니다. .git/HEAD 파일로 저장되며, 일반적으로 다음과 같은 형태를 가집니다:
$ cat .git/HEAD
ref: refs/heads/master
Bash
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이는 HEAD가 'master' 브랜치를 가리키고 있음을 의미합니다. HEAD를 통해 Git은 현재 작업 중인 브랜치를 추적하고, 새 커밋이 어떤 브랜치에 추가될지 결정합니다.
브랜치 포인터의 작동 방식
Git에서 브랜치 포인터는 커밋이 생성될 때마다 자동으로 이동합니다. 예를 들어, master 브랜치에서 새 커밋을 생성하면, master 브랜치 포인터는 자동으로 새 커밋을 가리키도록 업데이트됩니다. 이런 방식으로 각 브랜치는 독립적인 개발 라인을 형성하게 됩니다.
브랜치 포인터의 이러한 특성으로 인해 Git은 브랜치 간 전환이 매우 빠르고 효율적입니다. git checkout 명령어로 브랜치를 전환할 때, Git은 단순히 HEAD 포인터를 다른 브랜치로 업데이트하고, 작업 디렉토리의 파일을 해당 브랜치의 최신 커밋 상태로 변경합니다.
분리된 HEAD 상태 이해하기
일반적으로 HEAD는 브랜치를 가리키고, 브랜치는 다시 커밋을 가리킵니다. 그러나 특정 커밋을 직접 체크아웃하면(예: git checkout 452e424), HEAD가 브랜치가 아닌 커밋을 직접 가리키는 '분리된 HEAD(detached HEAD)' 상태가 됩니다.
이 상태에서도 변경 사항을 커밋할 수 있지만, 다른 브랜치로 전환하면 이 커밋들은 어떤 브랜치에도 속하지 않게 되어 나중에 찾기 어려워집니다. 따라서 분리된 HEAD 상태에서 작업할 때는 항상 새 브랜치를 생성하여 변경 사항을 저장하는 것이 좋습니다.
4. 브랜치 작업의 기초
브랜치 생성 및 전환 (git branch, git checkout)
브랜치를 생성하려면 git branch 명령어를 사용합니다:
$ git branch feature
Shell
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이 명령은 현재 커밋을 가리키는 'feature'라는 새 브랜치를 생성합니다. 그러나 이 명령만으로는 새 브랜치로 전환되지 않습니다. 브랜치를 전환하려면 git checkout 명령어를 사용합니다:
$ git checkout feature
Shell
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두 명령을 한 번에 수행하려면 -b 옵션을 사용합니다:
$ git checkout -b feature
Shell
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Git 2.23 버전부터는 git switch와 git restore 명령어가 도입되어, 브랜치 전환과 작업 디렉토리 복원 기능을 더 명확하게 분리했습니다.
브랜치 작업 시 주의사항
브랜치를 전환할 때는 몇 가지 주의해야 할 점이 있습니다:
1.
워킹 디렉토리 변경: 브랜치를 전환하면 작업 디렉토리의 파일이 해당 브랜치의 최신 상태로 변경됩니다.
2.
커밋되지 않은 변경사항: 브랜치를 전환하려면 현재 변경 사항이 커밋되어 있거나, 적어도 충돌이 없어야 합니다.
3.
스테이징 영역: 스테이징된 변경사항이 있는 상태에서 브랜치를 전환하면, 이 변경사항은 새 브랜치로 이월됩니다.
브랜치 전환 시 충돌이 발생하면 Git은 브랜치 전환을 거부합니다. 이런 경우에는 변경 사항을 커밋하거나, 스태시(stash)를 사용하여 임시 저장할 수 있습니다.
5. 브랜치 병합의 두 가지 방식
Fast-Forward 병합
Fast-Forward 병합은 현재 브랜치가 병합하려는 브랜치의 직접적인 조상일 때 발생합니다. 이 경우 Git은 단순히 현재 브랜치의 포인터를 병합 대상 브랜치의 최신 커밋으로 이동시킵니다.
예를 들어, master 브랜치에서 feature 브랜치를 생성한 후, master에는 새 커밋이 없고 feature에만 커밋이 추가된 상황에서 master로 돌아가 feature를 병합하면 Fast-Forward 병합이 발생합니다:
$ git checkout master
$ git merge feature
Updating 452e424..4c0f123
Fast-forward
Shell
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이때 Git은 master 브랜치 포인터를 feature 브랜치가 가리키는 커밋으로 이동시키기만 합니다. 새로운 병합 커밋은 생성되지 않습니다.
Fast-Forward 병합의 장점은 히스토리가 선형적으로 유지된다는 것이지만, 브랜치의 존재 흔적이 사라진다는 단점이 있습니다. 브랜치 히스토리를 보존하고 싶다면 --no-ff 옵션을 사용하여 병합 커밋을 강제로 생성할 수 있습니다:
$ git merge --no-ff feature
Shell
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3-way 병합 과정 분석
현재 브랜치와 병합하려는 브랜치가 각각 독립적인 변경사항을 가지고 있을 때(즉, Fast-Forward 병합이 불가능할 때), Git은 3-way 병합을 수행합니다. 이 방식은 세 가지 커밋을 기준으로 병합을 진행합니다:
1.
현재 브랜치의 최신 커밋
2.
병합하려는 브랜치의 최신 커밋
3.
두
브랜치의 공통 조상 커밋(Merge Base)
Git은 이 세 지점을 비교하여 두 브랜치의 변경사항을 하나로 통합합니다. 이 과정에서 새로운 커밋이 생성되며, 이 커밋은 두 개의 부모 커밋(병합된 두 브랜치의 최신 커밋)을 가집니다.
$ git checkout master
$ git merge feature
Merge made by the 'recursive' strategy.
Shell
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이렇게 생성된 병합 커밋으로 인해 Git 히스토리는 비선형적인 그래프 구조를 갖게 됩니다. 이 구조는 각 브랜치의 개발 흐름을 명확하게 보여주는 장점이 있습니다.
병합 충돌 해결 전략
두 브랜치에서 같은 파일의 같은 부분을 다르게 수정했다면, Git은 자동으로 병합할 수 없어 충돌(conflict)이 발생합니다. 이때 Git은 충돌이 발생한 파일에 충돌 마커를 삽입하고, 사용자에게 수동 해결을 요청합니다:
<<<<<<< HEAD
현재 브랜치의 내용
=======
병합하려는 브랜치의 내용
>>>>>>> feature
Plain Text
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충돌을 해결하는 과정은 다음과 같습니다:
1.
충돌이 발생한 파일을 편집하여 충돌 마커를 제거하고 최종 내용을 결정합니다.
2.
수정된 파일을 스테이징합니다: git add <파일명>
3.
병합 커밋을 생성합니다: git commit
Git은 다양한 병합 도구를 제공하여 충돌 해결을 돕습니다. git mergetool 명령을 사용하면 시각적 병합 도구(예: vimdiff, meld, kdiff3 등)를 실행하여 충돌을 더 쉽게 해결할 수 있습니다.
6. 개발자를 위한 브랜치 전략
Long-Running 브랜치 활용법
Long-Running 브랜치는 프로젝트의 전체 생명주기 동안 유지되는 브랜치입니다. 가장 일반적인 예는 다음과 같습니다:
•
master: 안정적인 배포 버전만 포함하는 브랜치
•
develop: 개발 중인 코드가 통합되는 브랜치
•
release: 출시 준비 중인 코드를 포함하는 브랜치
이러한 브랜치 구조는 코드의 안정성을 단계적으로 관리할 수 있게 해줍니다. 예를 들어, develop 브랜치에서 충분히 테스트된 코드만 master로 병합함으로써 항상 안정적인 버전을 유지할 수 있습니다.
토픽 브랜치의 효과적인 사용
토픽 브랜치는 특정 기능 개발이나 버그 수정과 같이 한 가지 주제에 초점을 맞춘 단기 브랜치입니다. 이러한 브랜치는 작업이 완료되면 Long-Running 브랜치(주로 develop)에 병합되고 삭제됩니다.
토픽 브랜치의 장점:
•
각 기능이나 수정사항을 독립적으로 개발할 수 있습니다.
•
코드 리뷰와 테스트가 용이합니다.
•
문제가 발생하면 해당 브랜치만 폐기하고 다시 시작할 수 있습니다.
•
여러 개발자가 동시에 서로 다른 기능을 개발할 수 있습니다.
효과적인 토픽 브랜치 사용을 위해서는 각 브랜치가 한 가지 기능이나 수정에만 집중하도록 하고, 작업이 완료되면 즉시 병합하는 것이 좋습니다.
유명한 브랜치 워크플로우 모델들:
•
Git Flow: 엄격하게 정의된 브랜치 구조(master, develop, feature, release, hotfix)를 가진 복잡한 모델
•
GitHub Flow: 간소화된 모델로, master와 기능 브랜치만 사용
•
GitLab Flow: Git Flow와 GitHub Flow의 중간 형태, 환경별 브랜치(production, staging, development)를 추가
팀과 프로젝트에 가장 적합한 워크플로우를 선택하고, 필요에 따라 조정하는 것이 중요합니다.
