理解TCP連線，需要首先記住以下幾點：

• TCP是雙向連線。兩個方向的連線可以獨立關閉。
• TCP是基於位元組流的連線。每個tcp socket在核心裡有接收緩衝區和傳送緩衝區。
• 應用程式只能操縱緩衝區資料，而不能干擾實際的資料傳送過程。應用程協議可能有自己的協議格式，但在TCP看來全是一個一個的位元組。

下面基於以上3點，談一下TCP連線的建立、資料傳輸和終止過程。

建立連線

正常的連線過程需要3路握手，不再贅述。這裡主要講一下連線失敗以及非同步連線的情況。

正常來講，在客戶端呼叫connect之前，服務端應該已經呼叫socket, listen建立好監聽套介面了。這樣客戶端connect應該可以很快返回。在連線建立完成後，服務端呼叫accept就可以立即返回，否則就阻塞到有客戶端連線進來。

如果服務端在相應埠上沒有監聽socket，那麼對於客戶端發過來的SYN，服務端就會發送RST，連線失敗；

如果客戶端connect之前設定socket為O_NONBLOCK，那麼呼叫connect立即返回，並設定errno為EINPROSESS。注意，這並不屬於錯誤，因為這時候核心在為你建立連線。當3步握手完成之後，再呼叫connect就成功返回了。一般在select/epoll裡面，需要監聽多個fd的時候，可以使用非阻塞connect，避免應用程式阻塞在建立連線上。

傳輸資料

傳送資料

write/send將資料寫入到傳送緩衝區。

阻塞型write/send會一直阻塞，直到所有的資料全部寫入到傳送緩衝區，並返回寫入的位元組數。

write的行為取決於是否被設定為O_NONBLOCK。

• 預設為阻塞型，那麼write會一直阻塞，直到指定的所有位元組全部寫入核心緩衝區，除非出錯；
• 如果設定為nonblock，那麼一次write只會寫入當前可以寫入的位元組數，並返回已寫入位元組數；如果緩衝區滿，那麼返回-1，並設定errno為EAGAIN。

我們知道tcp會對每個傳送的位元組進行確認，因此被對方ACK的資料就能從傳送緩衝區刪除，這樣緩衝區就又可寫了。

write返回，僅表示資料已經寫到傳送緩衝區。至於資料是否從網絡卡傳送出去了，以及對方是否能夠接收到資料，這些還都是未知數。TCP有流控制，每次傳送資料的大小，取決於對方ACK裡攜帶的視窗大小，也就是對方接收緩衝區的空閒大小。因此，如果對方應用程式一直不read，它的接收緩衝區就會一直處於飽和狀態，那麼傳送方就不能傳送新的資料。這樣，傳送方的write也就會阻塞。

但是，當對方連線關閉（對方程序死掉了，或者呼叫了close），那麼我方在傳送資料過去的時候就會收到對方發過來的RST。這時候，應用程式再呼叫write/send就會出錯，errno是EPIPE，並且會收到SIGPIPE訊號。此訊號預設會終止程序，因此應用程式不能通過 if (ret < 0) { perror(…);}的形式解析errno，除非捕獲SIGPIPE訊號。

此外，被中斷了，write也會出錯，errno為EINTR。此種情況下，一般是重新write一遍，因此需要特殊處理。

接收資料

接收資料，會將接收緩衝區的資料拷貝到使用者空間。

可以想象，如果接收緩衝區沒有資料，那麼read/recv就會阻塞。

對於接收方來說，一次完整的TCP連線，應該從SYN分節開始，以FIN分節結束。每次read都會返回從接收緩衝區拷貝的資料位元組數。可能大於0，也可能等於0（收到FIN）。

如果在read FIN之前連接出錯，那麼read就會返回錯誤，並可以從errno獲得錯誤資訊。例如，被中斷了（EINTR）。

注意，以上討論的都是阻塞型的socket，這也是預設的形式。如果設定socket為O_NONBLOCK，那麼緩衝區沒資料的話read會返回EWOULDBLOCK或EAGAIN。

對於接受到RST的TCP連線，如果已經收到FIN分節了，那麼read會返回0，而不是出錯。因為FIN已經表示對方所有的資料都被收到了，沒有理由返貨錯誤給應用程式。一般的，應用程式在read返回0時就應該自行處理善後工作了。

終止連線