Dévoilement du plan secret de GitHub : comment gérer des millions de transactions quotidiennes

GitHub est bien plus qu'une simple plateforme d'hébergement de référentiels : c'est un système distribué hautement évolutif qui traite des millions de transactions quotidiennement. De la gestion des requêtes Git Push au calcul efficace des différences de fichiers, GitHub s'appuie sur des algorithmes et une architecture robustes pour garantir des performances et une fiabilité élevées.

Cet article explique comment GitHub traite de vastes quantités de données, s'adapte pour gérer des millions de transactions et utilise des algorithmes de diff pour suivre efficacement les modifications de fichiers. L'article comprend également des implémentations JavaScript détaillées des algorithmes de base utilisés dans les systèmes de contrôle de version.

1. Les défis des systèmes de contrôle de version à grande échelle.

Les systèmes de contrôle de version modernes doivent faire face à plusieurs défis majeurs :

• Traitement de millions de transactions par jour, y compris les commits, les fusions et les demandes d'extraction.
• Calculer efficacement les différences entre les fichiers, ce qui est essentiel pour le suivi des versions et la fusion.
• Mise à l'échelle du stockage et de la puissance de traitement, garantissant des temps de réponse rapides pour les développeurs du monde entier.

Ces principes ne sont pas exclusifs à GitHub. Des architectures et des algorithmes similaires sont utilisés dans GitLab, Bitbucket et d'autres plateformes qui gèrent le contrôle de version à grande échelle.

2. Comment GitHub calcule les différences entre les fichiers (implémentation de l'algorithme Diff en JavaScript)

Lors du suivi des modifications d'un fichier, GitHub (et Git lui-même) utilise des algorithmes de diff pour calculer le nombre minimum de modifications nécessaires pour transformer une version d'un fichier en une autre. Un algorithme largement utilisé pour cela est l'algorithme de diff de Myers.

2.1. Comment fonctionne l'algorithme de Myers.

L'algorithme de Myers permet de trouver la séquence la plus courte d'insertions et de suppressions nécessaires pour convertir un fichier en un autre. Il fonctionne en parcourant les distances d'édition possibles (d) et en calculant les transformations possibles le long des « diagonales » du graphe d'édition.

2.2. Implémentation JavaScript de l'algorithme de Myers.

 /** * Computes the minimum edit distance between two arrays using Myers' Diff Algorithm. * @param {Array} a - The original array (eg, characters of a file) * @param {Array} b - The modified array * @returns {number} The minimum number of edit operations required */ function myersDiff(a, b) { const N = a.length; const M = b.length; const maxD = N + M; let v = { 1: 0 }; for (let d = 0; d <= maxD; d++) { for (let k = -d; k <= d; k += 2) { let x; if (k === -d || (k !== d && (v[k - 1] || 0) < (v[k + 1] || 0))) { x = v[k + 1] || 0; } else { x = (v[k - 1] || 0) + 1; } let y = x - k; while (x < N && y < M && a[x] === b[y]) { x++; y++; } v[k] = x; if (x >= N && y >= M) { return d; } } } return maxD; } // Example usage: const oldVersion = Array.from("Hello World"); const newVersion = Array.from("Hello GitHub World"); const operations = myersDiff(oldVersion, newVersion); console.log(`Minimum number of edits: ${operations}`);

Décomposition du code :

• Initialisation : L'algorithme initialise un tableau v pour stocker les valeurs x maximales pour chaque diagonale du graphique d'édition.

• Boucle sur les distances d'édition possibles (d) : parcourt chaque nombre possible d'éditions nécessaires.

• Calcul du chemin optimal : détermine s'il faut insérer ou supprimer en fonction des valeurs v[k].

• Étape « Correspondance gourmande » : se déplace en diagonale tant que les caractères correspondent, minimisant ainsi les opérations inutiles.

  
  

3. Architecture de traitement des transactions de GitHub.

Pour gérer des millions de transactions, GitHub utilise une architecture multicouche. Voici comment se déroule une transaction classique :

1. Réception de la requête : l'API et les Webhooks reçoivent les transactions (git push, git pull, etc.).
2. Mise en file d'attente de la demande : les transactions sont placées dans une file d'attente distribuée (Redis/Kafka) pour un traitement parallèle.
3. Traitement dans les microservices : les services dédiés gèrent l'indexation, le calcul des différences et les mises à jour des statistiques.
4. Mise à jour du stockage : les résultats sont enregistrés dans une base de données (SQL/NoSQL) et mis en cache pour un accès rapide.

Cette architecture permet à GitHub d'évoluer efficacement, garantissant qu'aucun composant ne devienne un goulot d'étranglement

4. Implémentation JavaScript du traitement des transactions de type GitHub.

GitHub traite les transactions de manière asynchrone pour gérer un trafic élevé. Le code JavaScript suivant simule le traitement parallèle des transactions à l'aide de promesses.

 /** * Simulates a transaction in a version control system. */ class Transaction { constructor(id, action, payload) { this.id = id; this.action = action; this.payload = payload; } } /** * Simulates processing a transaction step-by-step. * @param {Transaction} tx - The transaction to process * @returns {Promise<string>} The result of processing */ function processTransaction(tx) { return new Promise((resolve) => { console.log(`Processing transaction ${tx.id}: ${tx.action}`); setTimeout(() => { console.log(`Indexing ${tx.id}...`); setTimeout(() => { console.log(`Computing diff for ${tx.id}...`); setTimeout(() => { console.log(`Updating database for ${tx.id}...`); resolve("success"); }, 100); }, 50); }, 100); }); } /** * Simulates processing multiple transactions in parallel. */ async function processTransactions() { const transactions = [ new Transaction("tx001", "commit", "Modified file A"), new Transaction("tx002", "commit", "Fixed bug in file B"), new Transaction("tx003", "merge", "Merged branches"), ]; const promises = transactions.map(async (tx) => { const result = await processTransaction(tx); console.log(`Transaction ${tx.id} result: ${result}`); }); await Promise.all(promises); console.log("All transactions processed."); } // Run transaction processing processTransactions();

Principaux points à retenir de ce code :

• Traitement asynchrone : les transactions s'exécutent en parallèle à l'aide de Promise.all().
• Simulation étape par étape : chaque transaction suit le même flux de traitement : indexation, calcul des différences et mise à jour du stockage.
• Évolutivité : des principes similaires s’appliquent dans les systèmes réels comme GitHub, où les files d’attente Redis/Kafka aident à répartir les charges de travail entre les microservices.

5. Conclusion : l'approche évolutive de GitHub en matière de contrôle de version.

La capacité de GitHub à traiter des millions de transactions par jour repose sur une combinaison de :

• Algorithmes de comparaison optimisés, comme l'algorithme de Myers, pour calculer efficacement les modifications de fichiers.
• Architecture distribuée évolutive, utilisant des microservices et des files d'attente de messages pour équilibrer la charge de travail.
• Traitement des transactions parallèles, garantissant des réponses rapides même sous de lourdes charges.

Ces techniques ne sont pas exclusives à GitHub : elles sont largement utilisées dans GitLab, Bitbucket et les systèmes de traitement de données à grande échelle. La compréhension de ces principes aide les développeurs à créer des applications efficaces et évolutives pour gérer des volumes élevés de transactions.