TCP客户用 connect 函数来建立与 TCP 服务器的连接，其实是客户利用 connect 函数向服务器端发出连接请求。

1、应用层——connect 函数

#include <sys/socket.h>
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen);
/*sockfd是由socket函数返回的套接口描述字，第二、第三个参数分别是一个指向套接口地址结构的指针和该结构的大小。套接口地址结构必须含有服务器的IP地址和端口号*/

上面的 sockfd 套接字描述符是客户端的套接字。

2、BSD Socket 层——sock_connect 函数

/*
 *	首先将要连接的源端地址从用户缓冲区复制到内核缓冲区，之后根据套接字目前所处状态
 *  采取对应措施，如果状态有效，转调用connect函数
 */
 //这是客户端，表示客户端向服务器端发送连接请求
static int sock_connect(int fd, struct sockaddr *uservaddr, int addrlen)
{
	struct socket *sock;
	struct file *file;
	int i;
	char address[MAX_SOCK_ADDR];
	int err;
    //参数有效性检查
	if (fd < 0 || fd >= NR_OPEN || (file=current->files->fd[fd]) == NULL)
		return(-EBADF);
	//给定文件描述符返回socket结构以及file结构指针
	if (!(sock = sockfd_lookup(fd, &file)))
		return(-ENOTSOCK);
    //用户地址空间数据拷贝到内核地址空间
	if((err=move_addr_to_kernel(uservaddr,addrlen,address))<0)
	  	return err;
	
    //根据状态采取对应措施
	switch(sock->state) 
	{
		case SS_UNCONNECTED:
			/* This is ok... continue with connect */
			break;
		case SS_CONNECTED:
			/* Socket is already connected */
			if(sock->type == SOCK_DGRAM) /* Hack for now - move this all into the protocol */
				break;
			return -EISCONN;
		case SS_CONNECTING:
			/* Not yet connected... we will check this. */
		
			/*
			 *	FIXME:  for all protocols what happens if you start
			 *	an async connect fork and both children connect. Clean
			 *	this up in the protocols!
			 */
			break;
		default:
			return(-EINVAL);
	}
	//调用下层函数(inet_connect())
	i = sock->ops->connect(sock, (struct sockaddr *)address, addrlen, file->f_flags);
	if (i < 0) 
	{
		return(i);
	}
	return(0);
}

该函数比较简单，主要是调用下层函数来实现，该函数则负责下层函数调用前的准备工作。

3、INET Socket 层——inet_connect 函数

客户端套接字的端口号是在这个函数中绑定的。

/*
 *	Connect to a remote host. There is regrettably still a little
 *	TCP 'magic' in here.
 */
 //完成套接字的连接请求操作，这是客户端主动向服务器端发送请求
 //sock是客户端套接字，后面的uaddr，addr_len则是对端服务器端的地址信息
static int inet_connect(struct socket *sock, struct sockaddr * uaddr,
		  int addr_len, int flags)
{
	struct sock *sk=(struct sock *)sock->data;
	int err;
	sock->conn = NULL;
    //正在与远端取得连接，且tcp对应的状态
	if (sock->state == SS_CONNECTING && tcp_connected(sk->state))
	{
		sock->state = SS_CONNECTED;//直接设置字段为已经连接
		/* Connection completing after a connect/EINPROGRESS/select/connect */
		return 0;	/* Rock and roll */
	}
    //正在取得连接，且是tcp协议，非阻塞
	if (sock->state == SS_CONNECTING && sk->protocol == IPPROTO_TCP && (flags & O_NONBLOCK)) {
		if (sk->err != 0)
		{
			err=sk->err;
			sk->err=0;
			return -err;
		}
		//返回正在进行状态
		return -EALREADY;	/* Connecting is currently in progress */
	}
  	//不是处于正在连接处理状态(现在进行时态)
	if (sock->state != SS_CONNECTING) 
	{
		/* We may need to bind the socket. */
		//自动绑定一个端口号，客户端自动绑定端口号是在connect函数中实现的
		if(inet_autobind(sk)!=0)
			return(-EAGAIN);
		if (sk->prot->connect == NULL) //不支持该项操作，没有指定操作函数
			return(-EOPNOTSUPP);
		//转调用connect函数(传输层 tcp_connect函数)
		err = sk->prot->connect(sk, (struct sockaddr_in *)uaddr, addr_len);
		if (err < 0) 
			return(err);
  		sock->state = SS_CONNECTING;//设置状态字段，表示正在连接过程中
	}
	//这个状态下，这是关闭信号。各个状态描述，参考下面链接
	http://blog.csdn.net/wenqian1991/article/details/40110703
	//清楚，这里有两个state，一个是socket的state(套接字所处的连接状态)，一个是sock的state(涉及到协议，比如tcp的状态)
    //上面调用下层connect函数，会更新sk->state，如果出现>TCP_FIN_WAIT2，表明连接过程出现了异常
	if (sk->state > TCP_FIN_WAIT2 && sock->state==SS_CONNECTING)
	{
		sock->state=SS_UNCONNECTED;//连接未建立
		cli();
		err=sk->err;
		sk->err=0;
		sti();
		return -err;
	}
    //没有建立，就是在正在建立的路上
	if (sk->state != TCP_ESTABLISHED &&(flags & O_NONBLOCK)) 
	  	return(-EINPROGRESS);//过程正在处理

	cli(); /* avoid the race condition */
	//这里的while实则是等待下层函数(前面的connect调用)的返回
	//正常退出while循环，表示连接成功
	while(sk->state == TCP_SYN_SENT || sk->state == TCP_SYN_RECV) 
	{
		interruptible_sleep_on(sk->sleep);//添加到sk中的等待队列中，直到资源可用被唤醒
		if (current->signal & ~current->blocked) 
		{
			sti();
			return(-ERESTARTSYS);
		}
		/* This fixes a nasty in the tcp/ip code. There is a hideous hassle with
		   icmp error packets wanting to close a tcp or udp socket. */
		if(sk->err && sk->protocol == IPPROTO_TCP)
		{
			sti();
			sock->state = SS_UNCONNECTED;
			err = -sk->err;
			sk->err=0;
			return err; /* set by tcp_err() */
		}
	}
	sti();
	sock->state = SS_CONNECTED;//成功建立连接
	if (sk->state != TCP_ESTABLISHED && sk->err) //出错处理
	{
		sock->state = SS_UNCONNECTED;
		err=sk->err;
		sk->err=0;
		return(-err);
	}
	return(0);
}

实质操作落到了下一层函数（tcp_connect函数）

4、传输层——tcp_connect 函数

tcp_connect 函数是由客户端调用的，客户端通过这个函数获得对端的地址信息（ip地址和端口号），另外本地ip地址也是在这个函数中指定的。三次握手阶段起于 connect 函数，自然地，在该函数指定目的地址，以及设置标志字段，定时器以后，就需要向服务器端发送连接请求数据包，对应操作在该函数最后。

/*
 *	This will initiate an outgoing connection. 
 */
 //同accept; connect->sock_connect->inet_connect->tcp_connect
 //connect就是客户端向服务器端发出连接请求
 //参数:sk:客户端套接字；usin和addrlen分别是一个指向服务器端套接口地址结构的指针和该结构的大小
static int tcp_connect(struct sock *sk, struct sockaddr_in *usin, int addr_len)
{
	struct sk_buff *buff;
	struct device *dev=NULL;
	unsigned char *ptr;
	int tmp;
	int atype;
	struct tcphdr *t1;//tcp首部
	struct rtable *rt;//ip路由表

	if (sk->state != TCP_CLOSE) //不是关闭状态就是表示已经建立连接了
	{
		return(-EISCONN);//连接已建立
	}

	//地址结构大小检查
	if (addr_len < 8) 
		return(-EINVAL);

    //地址簇检查，INET域
	if (usin->sin_family && usin->sin_family != AF_INET) 
		return(-EAFNOSUPPORT);

  	/*
  	 *	connect() to INADDR_ANY means loopback (BSD'ism).
  	 */
  	
  	if(usin->sin_addr.s_addr==INADDR_ANY)//指定一个通配地址
		usin->sin_addr.s_addr=ip_my_addr();//本地ip地址(dev_base设备)
		  
	/*
	 *	Don't want a TCP connection going to a broadcast address 
	 */
     //检查ip传播地址方式。广播、多播均不可行
	if ((atype=ip_chk_addr(usin->sin_addr.s_addr)) == IS_BROADCAST || atype==IS_MULTICAST) 
		return -ENETUNREACH;

  //sk已经具备本地地址信息，这里在赋值目的地址信息，这样sock套接字就具备了本地与对端两者的地址信息
  //知道住哪了，就知道怎么去了
	sk->inuse = 1;//加锁
	sk->daddr = usin->sin_addr.s_addr;//远端地址，即要请求连接的对端服务器地址
	sk->write_seq = tcp_init_seq();//初始化一个序列号，跟当前时间挂钩的序列号
	sk->window_seq = sk->write_seq;//窗口大小，用write_seq初始化
	sk->rcv_ack_seq = sk->write_seq -1;//目前本地接收到的对本地发送数据的应答序列号，表示此序号之前的数据已接收
	sk->err = 0;//错误标志清除
	sk->dummy_th.dest = usin->sin_port;//端口号赋值给tcp首部目的地址
	release_sock(sk);//重新接收暂存的数据包

	buff = sk->prot->wmalloc(sk,MAX_SYN_SIZE,0, GFP_KERNEL);//分配一个网络数据包结构
	if (buff == NULL) 
	{
		return(-ENOMEM);
	}
	sk->inuse = 1;
	buff->len = 24;//指定数据部分长度(头+数据)
	buff->sk = sk;//绑定套接字
	buff->free = 0;//发送完数据包后，不立即清除，先缓存起来
	buff->localroute = sk->localroute;//路由类型

	//buff->data 是指向数据部分的首地址(包括首部)，这里是传输层，对应的数据部分为
	// TCP Hearder | data；buff->data则是指向其首地址
	t1 = (struct tcphdr *) buff->data;//tcp首部数据
	//buff->data中保存的是数据包的首部地址，在各个层对应不同的首部
	
	/*
	 *	Put in the IP header and routing stuff. 
	 */
	 //查找合适的路由表项
	rt=ip_rt_route(sk->daddr, NULL, NULL);
	

	/*
	 *	We need to build the routing stuff from the things saved in skb. 
	 */
    //这里是调用ip_build_header(ip.c)，结合前面可以看出prot操作函数调用的一般都是下一层的函数
    //build mac header 然后 build ip header，该函数返回时，buff的data部分已经添加了ip 首部和以太网首部
    //返回这两个首部大小之和
	tmp = sk->prot->build_header(buff, sk->saddr, sk->daddr, &dev,
					IPPROTO_TCP, NULL, MAX_SYN_SIZE,sk->ip_tos,sk->ip_ttl);
	if (tmp < 0) 
	{
		sk->prot->wfree(sk, buff->mem_addr, buff->mem_len);
		release_sock(sk);
		return(-ENETUNREACH);
	}
    //connect 函数是向指定地址的网络端发送连接请求数据包，最终数据包要被对端的硬件设备接收
    //所以需要对端的ip地址 mac地址。
    
	buff->len += tmp;//数据帧长度更新，即加上创建的这两个首部长度
	t1 = (struct tcphdr *)((char *)t1 +tmp);//得到tcp首部
	//t1指针结构中对应的内存布局为:mac首部+ip首部+tcp首部+数据部分
	//t1是该结构的首地址，然后偏移mac首部和ip首部大小位置，定位到tcp首部

	memcpy(t1,(void *)&(sk->dummy_th), sizeof(*t1));//拷贝缓存的tcp首部
	t1->seq = ntohl(sk->write_seq++);//32位序列号，序列号字节序转换
	//下面为tcp保证可靠数据传输使用的序列号
	sk->sent_seq = sk->write_seq;//将要发送的数据包的第一个字节的序列号
	buff->h.seq = sk->write_seq;//该数据包的ack值，针对tcp协议而言
	//tcp首部控制字设置
	t1->ack = 0;
	t1->window = 2;//窗口大小
	t1->res1=0;//首部长度
	t1->res2=0;
	t1->rst = 0;
	t1->urg = 0;
	t1->psh = 0;
	t1->syn = 1;//同步控制位
	t1->urg_ptr = 0;
	t1->doff = 6;
	/* use 512 or whatever user asked for */

	//窗口大小，最大传输单元设置
	if(rt!=NULL && (rt->rt_flags&RTF_WINDOW))
		sk->window_clamp=rt->rt_window;//窗口大小钳制值
	else
		sk->window_clamp=0;

	if (sk->user_mss)
		sk->mtu = sk->user_mss;//mtu最大传输单元
	else if(rt!=NULL && (rt->rt_flags&RTF_MTU))
		sk->mtu = rt->rt_mss;
	else 
	{
#ifdef CONFIG_INET_SNARL
		if ((sk->saddr ^ sk->daddr) & default_mask(sk->saddr))
#else
		if ((sk->saddr ^ sk->daddr) & dev->pa_mask)
#endif
			sk->mtu = 576 - HEADER_SIZE;
		else
			sk->mtu = MAX_WINDOW;
	}
	/*
	 *	but not bigger than device MTU 
	 */

	if(sk->mtu <32)
		sk->mtu = 32;	/* Sanity limit */
		
	sk->mtu = min(sk->mtu, dev->mtu - HEADER_SIZE);//mtu取允许值
	
	/*
	 *	Put in the TCP options to say MTU. 
	 */
    //这里不是很清楚
	ptr = (unsigned char *)(t1+1);
	ptr[0] = 2;
	ptr[1] = 4;
	ptr[2] = (sk->mtu) >> 8;
	ptr[3] = (sk->mtu) & 0xff;
	//计算tcp校验和
	tcp_send_check(t1, sk->saddr, sk->daddr,sizeof(struct tcphdr) + 4, sk);

	/*
	 *	This must go first otherwise a really quick response will get reset. 
	 */
    //connect发起连接请求时，开始tcp的三次握手，这是第一个状态
	tcp_set_state(sk,TCP_SYN_SENT);//设置tcp状态
	sk->rto = TCP_TIMEOUT_INIT;//延迟时间值
#if 0 /* we already did this */
	init_timer(&sk->retransmit_timer); 
#endif
	//重发定时器设置
	sk->retransmit_timer.function=&retransmit_timer;
	sk->retransmit_timer.data = (unsigned long)sk;
	reset_xmit_timer(sk, TIME_WRITE, sk->rto);	/* Timer for repeating the SYN until an answer */
	sk->retransmits = TCP_SYN_RETRIES;
	
    //前面地址信息，标识字段，查询路由表项等事务都已经完成了，那么就是发送连接请求数据包的时候了
    //下面这个函数将转调用ip_queue_xmit 函数(ip层)，这是个数据包发送函数
	sk->prot->queue_xmit(sk, dev, buff, 0);  
	reset_xmit_timer(sk, TIME_WRITE, sk->rto);
	tcp_statistics.TcpActiveOpens++;
	tcp_statistics.TcpOutSegs++;

    //那么下面就是一个数据包接收函数了，(可能有的名字已经占用了，就勉强用这个不相关的名字)
    //这个函数将内部调用 tcp_rcv 函数
	release_sock(sk);//重新接收数据包
	return(0);
}

上面函数最后调用了queue_xmit 函数（ip_queue_xmit 函数）和 release_sock 函数，进行数据包的发送和接收。

另外，在inet_connect 函数中调用了 build_header 函数（ip层的 ip_build_header 函数），考虑到篇幅问题，我们将在下篇继续剖析。