TCP主动打开 之 第二次握手-接收SYN+ACK

假设客户端执行主动打开，已经经过第一次握手，即发送SYN包到服务器，状态变为SYN_SENT，服务器收到该包后，回复SYN+ACK包，客户端收到该包，进行主动打开端的第二次握手部分；流程中涉及到的函数和细节非常多，本篇只对主流程予以分析；

在ESTABLISHED和TIME_WAIT以外的状态时接收到包，会调用tcp_rcv_state_process函数来处理，处理部根据不同状态做对应处理，如果处于SYN_SENT状态，则会调用tcp_rcv_synsent_state_process函数进入和该状态的核心处理流程；

 /*
  *    This function implements the receiving procedure of RFC 793 for
  *    all states except ESTABLISHED and TIME_WAIT.
  *    It's called from both tcp_v4_rcv and tcp_v6_rcv and should be
  *    address independent.
  */

 int tcp_rcv_state_process(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
 {
         switch (sk->sk_state) {
     case TCP_CLOSE:
         goto discard;

     case TCP_LISTEN:
                /* 省略部分代码 */    

     case TCP_SYN_SENT:
         tp->rx_opt.saw_tstamp = ;
         skb_mstamp_get(&tp->tcp_mstamp);

         /* syn_sent状态处理 */
         queued = tcp_rcv_synsent_state_process(sk, skb, th);

         /* 下面返回值> 0，调用者需要发送rst */
         if (queued >= )
             return queued;

         /* Do step6 onward by hand. */
         /* 处理紧急数据 */
         tcp_urg(sk, skb, th);
         __kfree_skb(skb);

         /* 检查是否有数据要发送 */
         tcp_data_snd_check(sk);
         return ;
     }

 }

tcp_rcv_synsent_state_process函数为SYN_SENT状态输入数据包的核心处理函数，这里我们只关系服务器发送SYN+ACK的处理流程，其他部分暂且省略；函数主要完成以下几项工作：解析tcp选项；对序号，时间错，标志位等合法性做检查；调用函数tcp_ack对ack进行慢速路径处理；进行窗口，时间戳选项，MSS最大报文段，PMTU路径发现等初始化或更新；上述流程完毕后调用tcp_finish_connect完成连接建立，将连接状态更新为TCP_ESTABLISHED，若需要则开启保活定时器，以及对是否走快速路径做判断和标记；连接建立成功会进行一些唤醒操作；最后进行ACK模式是否切换的判断和操作，决定如何回复ACK；

 static int tcp_rcv_synsent_state_process(struct sock *sk, struct sk_buff *skb,
                      const struct tcphdr *th)
 {
     struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
     struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
     struct tcp_fastopen_cookie foc = { .len = - };
     int saved_clamp = tp->rx_opt.mss_clamp;
     bool fastopen_fail;

     /* 解析tcp选项 */
     tcp_parse_options(skb, &tp->rx_opt, , &foc);

     /* 有时间戳，有回显，记录回显 */
     if (tp->rx_opt.saw_tstamp && tp->rx_opt.rcv_tsecr)
         tp->rx_opt.rcv_tsecr -= tp->tsoffset;

     if (th->ack) {
         /* rfc793:
          * "If the state is SYN-SENT then
          *    first check the ACK bit
          *      If the ACK bit is set
          *      If SEG.ACK =< ISS, or SEG.ACK > SND.NXT, send
          *        a reset (unless the RST bit is set, if so drop
          *        the segment and return)"
          */
         /* ack <= una || ack > nxt，ack确认序号错误 */
         if (!after(TCP_SKB_CB(skb)->ack_seq, tp->snd_una) ||
             after(TCP_SKB_CB(skb)->ack_seq, tp->snd_nxt))
             goto reset_and_undo;

         /* 对端时间戳不合法 */
         if (tp->rx_opt.saw_tstamp && tp->rx_opt.rcv_tsecr &&
             !between(tp->rx_opt.rcv_tsecr, tp->retrans_stamp,
                  tcp_time_stamp)) {
             NET_INC_STATS(sock_net(sk),
                     LINUX_MIB_PAWSACTIVEREJECTED);
             goto reset_and_undo;
         }

         /* Now ACK is acceptable.
          *
          * "If the RST bit is set
          *    If the ACK was acceptable then signal the user "error:
          *    connection reset", drop the segment, enter CLOSED state,
          *    delete TCB, and return."
          */

         /* 设置了rst标志 */
         if (th->rst) {
             tcp_reset(sk);
             goto discard;
         }

         /* rfc793:
          *   "fifth, if neither of the SYN or RST bits is set then
          *    drop the segment and return."
          *
          *    See note below!
          *                                        --ANK(990513)
          */
         /* 未设置syn标志 */
         if (!th->syn)
             goto discard_and_undo;

         /* rfc793:
          *   "If the SYN bit is on ...
          *    are acceptable then ...
          *    (our SYN has been ACKed), change the connection
          *    state to ESTABLISHED..."
          */
         /* ecn标记 */
         tcp_ecn_rcv_synack(tp, th);

         /* 记录窗口更新时数据包序号 */
         tcp_init_wl(tp, TCP_SKB_CB(skb)->seq);

         //输入ack处理，使用慢速路径，可能会更新发送窗口
         tcp_ack(sk, skb, FLAG_SLOWPATH);

         /* Ok.. it's good. Set up sequence numbers and
          * move to established.
          */

         /* 更新下一个要接收的序号 */
         tp->rcv_nxt = TCP_SKB_CB(skb)->seq + ;
         /* 更新窗口左边，即窗口中最小的序号 */
         tp->rcv_wup = TCP_SKB_CB(skb)->seq + ;

         /* RFC1323: The window in SYN & SYN/ACK segments is
          * never scaled.
          */
         /* 获取发送窗口 */
         tp->snd_wnd = ntohs(th->window);

         /* 没有窗口扩大因子 */
         if (!tp->rx_opt.wscale_ok) {
             /* 设置为0 */
             tp->rx_opt.snd_wscale = tp->rx_opt.rcv_wscale = ;
             /* 设置最大值 */
             tp->window_clamp = min(tp->window_clamp, 65535U);
         }

         /* 有时间戳选项 */
         if (tp->rx_opt.saw_tstamp) {
             /* 在syn中有时间戳选项 */
             tp->rx_opt.tstamp_ok       = ;

             /* tcp首部需要增加时间戳长度 */
             tp->tcp_header_len =
                 sizeof(struct tcphdr) + TCPOLEN_TSTAMP_ALIGNED;

             /* mss需要减去时间戳长度 */
             tp->advmss        -= TCPOLEN_TSTAMP_ALIGNED;

             /* 设置回显时间戳 */
             tcp_store_ts_recent(tp);
         } else {
             /* 记录tcp首部长度 */
             tp->tcp_header_len = sizeof(struct tcphdr);
         }

         /* 有sack选项，开启了fack算法，则打标记 */
         if (tcp_is_sack(tp) && sysctl_tcp_fack)
             tcp_enable_fack(tp);

         /* MTU探测相关初始化 */
         tcp_mtup_init(sk);
         /* 计算mss */
         tcp_sync_mss(sk, icsk->icsk_pmtu_cookie);
         /* 初始化rcv_mss */
         tcp_initialize_rcv_mss(sk);

         /* Remember, tcp_poll() does not lock socket!
          * Change state from SYN-SENT only after copied_seq
          * is initialized. */

         /* 记录用户空间待读取的序号 */
         tp->copied_seq = tp->rcv_nxt;

         smp_mb();

         /* 连接建立完成的状态改变和相关初始化 */
         tcp_finish_connect(sk, skb);

         /*  fastopen处理 */
         fastopen_fail = (tp->syn_fastopen || tp->syn_data) &&
                 tcp_rcv_fastopen_synack(sk, skb, &foc);

         /* 连接未在关闭态，则进行一些唤醒操作 */
         if (!sock_flag(sk, SOCK_DEAD)) {
             sk->sk_state_change(sk);
             sk_wake_async(sk, SOCK_WAKE_IO, POLL_OUT);
         }
         if (fastopen_fail)
             return -;

         /* 有写数据请求|| 收包accept  || 延迟ack */
         if (sk->sk_write_pending ||
             icsk->icsk_accept_queue.rskq_defer_accept ||
             icsk->icsk_ack.pingpong) {
             /* Save one ACK. Data will be ready after
              * several ticks, if write_pending is set.
              *
              * It may be deleted, but with this feature tcpdumps
              * look so _wonderfully_ clever, that I was not able
              * to stand against the temptation 8)     --ANK
              */
             /* 标志ack调度 */
             inet_csk_schedule_ack(sk);
             /* 进入快速ack模式 */
             tcp_enter_quickack_mode(sk);
             /* 设置延迟ack定时器 */
             inet_csk_reset_xmit_timer(sk, ICSK_TIME_DACK,
                           TCP_DELACK_MAX, TCP_RTO_MAX);

 discard:
             tcp_drop(sk, skb);
             return ;
         } else {
             /*  回复ack */
             tcp_send_ack(sk);
         }
         return -;
     }

         /* 省略了rst以及syn状态的代码 */
 }

以上流程中比较重要的两个函数为tcp_ack与tcp_finish_connect；

tcp_ack函数因为涉及内容较多，此处不做分析，后续单独分析后在补充链接；

tcp_finish_connect函数进行连接建立完成的处理，函数将连接状态更改为TCP_ESTABLISHED，检查并重建路由项，初始化拥塞控制，若需要则开启保活定时器，以及对是否走快速路径做判断和标记

 /* tcp连接建立完成 */
 void tcp_finish_connect(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
 {
     struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
     struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);

     /* 设置为已连接状态 */
     tcp_set_state(sk, TCP_ESTABLISHED);
     /* 记录最后一次收到包的时间戳 */
     icsk->icsk_ack.lrcvtime = tcp_time_stamp;

     if (skb) {
         /* 设置接收路由缓存 */
         icsk->icsk_af_ops->sk_rx_dst_set(sk, skb);
         security_inet_conn_established(sk, skb);
     }

     /* Make sure socket is routed, for correct metrics.  */
     /* 检查或重建路由 */
     icsk->icsk_af_ops->rebuild_header(sk);

     /* 初始化度量值 */
     tcp_init_metrics(sk);

     /* 初始化拥塞控制 */
     tcp_init_congestion_control(sk);

     /* Prevent spurious tcp_cwnd_restart() on first data
      * packet.
      */
     /* 记录最后一次发送数据包的时间 */
     tp->lsndtime = tcp_time_stamp;

     tcp_init_buffer_space(sk);

     /* 开启了保活，则打开保活定时器 */
     if (sock_flag(sk, SOCK_KEEPOPEN))
         inet_csk_reset_keepalive_timer(sk, keepalive_time_when(tp));

     /* 设置预测标志，判断快慢路径的条件之一 */
     if (!tp->rx_opt.snd_wscale)
         __tcp_fast_path_on(tp, tp->snd_wnd);
     else
         tp->pred_flags = ;

 }