tcp_v4_connect函数分析

当创建了TCP协议套接字后，客户端再调用connect（）函数请求建立TCP链接。该函数通过系统调用触发tcp_v4_connect函数的执行，产生一个包含SYN标志和一个32位的序号的连接请求包，并发送给服务器端。

这是TCP三次握手的第一步。

我们知道，两个不同主机间的进程要进行通信，他们所发送的数据包所经过的路径为：

应用层→传输层→网络层→网络介质层

所以tcp_v4_connect（）函数发出的SYN标志的请求包也要经过这些路径。

传输层负责的是不同应用程序之间的通信。即不同端口

网络层负责的使不同主机之间的通信，即不同的IP地址。在这期间数据包的传输通过路由来实现。路由发生在网络层。

时间戳：发送方在报文中放置一个时间戳值，接受方在确认时返回这个值以及接受时的时间戳值，以此来计算RTT值。

TCP超时与重传中最重要的部分就是对一个给定连接的往返时间（ RTT）的测量。由于路由器和网络流量均会变化，因此我们认为这个时间可能经常会发生变化， TCP应该跟踪这些变化并相应地改变其超时时间。

MSS：表示TCP传往另一端的最大块数据长度，在连接建立时(SYN)双方各自通告自己的Mss，否则默认为536字节(加上20字节IP报头和TCP报头构成576字节的IP数据报)。长度为4字节

在一般的体制中，I P可以从T C P、U D P、I C M P和I G M P接收数据报（即在本地生成的数据

报）并进行发送，或者从一个网络接口接收数据报（待转发的数据报）并进行发送。IP层在内存中有一个路由表。当收到一份数据报并进行发送时，它都要对该表搜索一次。当数据报来自某个网络接口时， IP首先检查目的IP地址是否为本机的I P地址之一或者I P广播地址。如果确实是这样，数据报就被送到由I P首部协议字段所指定的协议模块进行处理。如果数据报的目的不是这些地址，那么（ 1）如果I P层被设置为路由器的功能，那么就对数据报进行转发（也就是说，像下面对待发出的数据报一样处理）；否则（ 2）数据报被丢弃。

由上述分析这个函数应包含路由，端口，产生SYN分节，生成序号，发送包等部分。

754 int tcp_v4_connect(struct sock *sk, struct sockaddr *uaddr, int addr_len)

{

756         struct inet_opt *inet = inet_sk(sk);

//变量inet指向套接字struct sock中的inet选项

757         struct tcp_opt *tp = tcp_sk(sk);

//变量tp指向套接字struct sock中的TCP选项

758         struct sockaddr_in *usin = (struct sockaddr_in *)uaddr;

//将通用地址结构转换为IPv4的地址结构

759         struct rtable *rt;

//记录路由表项

760         u32 daddr, nexthop;

//daddr记录目的地址，nesthop记录下一条地址

761         int tmp;

762         int err;

763 

//判断地址长度是否合法，应该要大于或者等于其地址的长度

764         if (addr_len < sizeof(struct sockaddr_in))

765                 return -EINVAL;

//判断是否为inet协议族 

767         if (usin->sin_family != AF_INET)

768                 return -EAFNOSUPPORT;

//初始化目的地址和下一条地址

770         nexthop = daddr = usin->sin_addr.s_addr;

771         if (inet->opt && inet->opt->srr) {

772                 if (!daddr)

773                         return -EINVAL;

774                 nexthop = inet->opt->faddr;

775         }

//查找路由表项，并通过变量rt记录下来

777         tmp = ip_route_connect(&rt, nexthop, inet->saddr,

778                                RT_CONN_FLAGS(sk), sk->sk_bound_dev_if,

779                                IPPROTO_TCP,

780                                inet->sport, usin->sin_port, sk);

781         if (tmp < 0)

782                 return tmp;

783 

784         if (rt->rt_flags & (RTCF_MULTICAST | RTCF_BROADCAST)) {

785                 ip_rt_put(rt);

786                 return -ENETUNREACH;

787         }

788 

789         if (!inet->opt || !inet->opt->srr)

790                 daddr = rt->rt_dst;//如果源地址为0，则把rt_ src赋给源地址

791 

792         if (!inet->saddr)

793                 inet->saddr = rt->rt_src;

794         inet->rcv_saddr = inet->saddr;

//初始化TCP选项

796         if (tp->ts_recent_stamp && inet->daddr != daddr) {

797                 /* Reset inherited state */

798                 tp->ts_recent       = 0;//Time stamp to echo next

799                 tp->ts_recent_stamp = 0;//Time we stored ts_recent (for aging) 

800                 tp->write_seq       = 0;//序号初始化为0

801         }

802 

803         if (sysctl_tcp_tw_recycle &&

804             !tp->ts_recent_stamp && rt->rt_dst == daddr) {

805                 struct inet_peer *peer = rt_get_peer(rt);

806 

807                 /* VJ's idea. We save last timestamp seen from

808                  * the destination in peer table, when entering state TIME-WAIT

809                  * and initialize ts_recent from it, when trying new connection.

810                  */

811 

812                 if (peer && peer->tcp_ts_stamp + TCP_PAWS_MSL >= xtime.tv_sec) {

813                         tp->ts_recent_stamp = peer->tcp_ts_stamp;

814                         tp->ts_recent = peer->tcp_ts;

815                 }

816         }

817 

818         inet->dport = usin->sin_port;//目的端口地址

819         inet->daddr = daddr；//目的IP地址

820 

821         tp->ext_header_len = 0;

822         if (inet->opt)

823                 tp->ext_header_len = inet->opt->optlen;//inet的opt选项的长度

824 

825         tp->mss_clamp = 536;

826 

827         /* Socket identity is still unknown (sport may be zero).

828          * However we set state to SYN-SENT and not releasing socket

829          * lock select source port, enter ourselves into the hash tables and

830          * complete initialization after this.

831          */

//把套接字结构sk的状态置为TCP_SYN_SENT

832         tcp_set_state(sk, TCP_SYN_SENT);

//为套接字绑定一个端口，并记录在TCP的哈希表中

833         err = tcp_v4_hash_connect(sk);

834         if (err)

835                 goto failure;

836 

837         err = ip_route_newports(&rt, inet->sport, inet->dport, sk);

838         if (err)

839                 goto failure;

840 

841         /* OK, now commit destination to socket.  */

//设置套接字的路由出口信息

842         __sk_dst_set(sk, &rt->u.dst);

843         tcp_v4_setup_caps(sk, &rt->u.dst);

844         tp->ext2_header_len = rt->u.dst.header_len;

//生成一个序号

846         if (!tp->write_seq)

847                 tp->write_seq = secure_tcp_sequence_number(inet->saddr,

848                                                            inet->daddr,

849                                                            inet->sport,

850                                                            usin->sin_port);

851 

852         inet->id = tp->write_seq ^ jiffies;

//调用tcp_connect(sk)函数，为请求包设置SYN标志，并发出请求包

854         err = tcp_connect(sk);

855         rt = NULL;//rt指针指向内存0开始处

856         if (err)

857                 goto failure;

858 

859         return 0;

860 

861 failure:

//如果连接失败，则需把套接字状态设置为：TCP_CLOSE

862         /* This unhashes the socket and releases the local port, if necessary. */

863         tcp_set_state(sk, TCP_CLOSE);

864         ip_rt_put(rt);

865         sk->sk_route_caps = 0;//sk_route_caps，网络驱动特征标志

866         inet->dport = 0;

867         return err;

868