客户端发起连接的过程

第一步建立一个套接字，不一样的是客户端需要调用connect发起请求。

connect

客户端和服务器端的连接建立，是通过connect函数完成的。这是connect的构建函数：

int connect(int sockfd,
      const struct sockaddr *servaddr,
      socklen_t addrlen)

• sockfd
  连接套接字，通过前面讲述的socket函数创建
• servaddr、addrlen
  指向套接字地址结构的指针和该结构的大小。
  套接字地址结构必须含有服务器的IP地址和端口号。

客户在调用函数connect前不必非得调用bind函数，如果需要，内核会确定源IP地址，并选择一个临时端口作为源端口。

如果是TCP套接字，那么调用connect函数将激发TCP的三次握手过程，而且仅在连接建立成功或出错时才返回。其中出错返回可能有以下几种情况：

三次握手无法建立，客户端发出的SYN包没有任何响应，于是返回TIMEOUT错误。这种情况比较常见的原因是对应的服务端IP写错。

客户端收到了RST（复位）回答，这时候客户端会立即返回CONNECTION REFUSED错误。这种情况比较常见于客户端发送连接请求时的请求端口写错，因为RST是TCP在发生错误时发送的一种TCP分节。产生RST的三个条件是：目的地为某端口的SYN到达，然而该端口上没有正在监听的服务器（如前所述）；TCP想取消一个已有连接；TCP接收到一个根本不存在的连接上的分节。

客户发出的SYN包在网络上引起了"destination unreachable"，即目的不可达的错误。这种情况比较常见的原因是客户端和服务器端路由不通。

根据不同的返回值，我们可以做进一步的排查。

著名的TCP三次握手: 这一次不用背记

你在各个场合都会了解到著名的TCP三次握手，可能还会被要求背下三次握手整个过程，但背后的原理和过程可能未必真正理解。我们刚刚学习了服务端和客户端连接的主要函数，下面结合这些函数讲解一下TCP三次握手的过程。这样我相信你不用背，也能根据理解轻松掌握这部分的知识。

这里我们使用的网络编程模型都是阻塞式的。所谓阻塞式，就是调用发起后不会直接返回，由操作系统内核处理之后才会返回。 相对的，还有一种叫做非阻塞式的，我们在后面的章节里会讲到。

TCP三次握手

服务器端通过socket，bind和listen完成了被动套接字的准备工作，被动的意思就是等着别人来连接，然后调用accept，就会阻塞在这里，等待客户端的连接来临；客户端通过调用socket和connect函数之后，也会阻塞。接下来的事情是由操作系统内核完成的，更具体一点的说，是操作系统内核网络协议栈在工作。

客户端的协议栈向服务器端发送了SYN包，并告诉服务器端当前发送序列号j，客户端进入SYNC_SENT状态；

服务器端的协议栈收到这个包之后，和客户端进行ACK应答，应答的值为j+1，表示对SYN包j的确认，同时服务器也发送一个SYN包，告诉客户端当前我的发送序列号为k，服务器端进入SYNC_RCVD状态；

客户端协议栈收到ACK之后，使得应用程序从connect调用返回，表示客户端到服务器端的单向连接建立成功，客户端的状态为ESTABLISHED，同时客户端协议栈也会对服务器端的SYN包进行应答，应答数据为k+1；

应答包到达服务器端后，服务器端协议栈使得accept阻塞调用返回，这个时候服务器端到客户端的单向连接也建立成功，服务器端也进入ESTABLISHED状态。

形象一点的比喻是这样的，有A和B想进行通话：

A先对B说：“喂，你在么？我在的，我的口令是j。”

B收到之后大声回答：“我收到你的口令j并准备好了，你准备好了吗？我的口令是k。”

A收到之后也大声回答：“我收到你的口令k并准备好了，我们开始吧。”

可以看到，这样的应答过程总共进行了三次，这就是TCP连接建立之所以被叫为“三次握手”的原因了。

TCP三次握手建立连接的过程中，内核通常会为每一个LISTEN状态的Socket维护两个队列：

• SYN队列（半连接队列）：这些连接已经接到客户端SYN
• ACCEPT队列（全连接队列）：这些连接已经接到客户端的ACK，完成了三次握手，等待被accept系统调用取走。

比如 Tomcat 的Acceptor负责从ACCEPT队列中取出连接，当Acceptor处理不过来时，连接就堆积在ACCEPT队列中，这个队列长度也可以通过参数设置。

总结

• 服务器端通过创建socket，bind，listen完成初始化，通过accept完成连接的建立
• 客户端通过创建socket，connect发起连接建立请求