从零写OS（四十五）：TCP 服务端——bind/listen/accept

Tue, 02 Jun 2026 11:00:00 +0000

前面几章都是做 TCP 客户端——发 SYN、连接、发请求、收响应。这章反过来，让内核能作为 TCP 服务端：监听端口，接受连接，响应请求。

客户端 vs 服务端的区别

客户端：主动发 SYN，等待 SYN-ACK。

服务端：被动等待 SYN，收到后发 SYN-ACK，等 ACK 完成三次握手，然后通过 accept() 把新连接交给应用层。

关键区别在于：服务端有两种 socket 角色——

角色	职责
监听 socket（listen fd）	绑定端口，等待连接请求
连接 socket（accept fd）	每个客户端连接对应一个，负责实际数据收发

三步接口

bind(fd, &sa, len)    // 绑定本地端口
listen(fd, backlog)   // 进入监听状态
accept(fd, &sa, &len) // 阻塞，等到有连接，返回新 fd

数据结构

tcp_sock_t 加了几个字段：

int  is_listener;
int  accept_queue[8];   // 存已完成三次握手的连接 index
uint32_t accept_head, accept_tail;

还新增了两个状态：

TCP_LISTEN：监听中，等待 SYN
TCP_SYN_RECV：收到 SYN 已回 SYN-ACK，等最终 ACK

核心流程

1. 收到 SYN

tcp_handle() 里单独处理 SYN：

if ((tcp->flags & TCP_SYN) && !(tcp->flags & TCP_ACK)) {
    // 找到监听该端口的 socket
    // 分配新连接 slot
    ns->state       = TCP_SYN_RECV;
    ns->local_port  = dport;
    ns->remote_port = sport;
    ns->remote_ip   = src_ip;
    ns->ack         = ntohl(tcp->seq) + 1;  // 下次要 ACK 的序号
    ns->syn_seq     = 0xABCD1234;
    ns->snd_una = ns->snd_nxt = ns->syn_seq;
    tcp_send_seg(ns, ns->syn_seq, TCP_SYN | TCP_ACK, 0, 0);
}

2. 收到最终 ACK（完成三次握手）

if (s->state == TCP_SYN_RECV && (tcp->flags & TCP_ACK)) {
    if (ack_val == s->syn_seq + 1) {
        s->snd_una = s->snd_nxt = ack_val;
        s->state = TCP_ESTABLISHED;
        // 放入监听 socket 的 accept queue
        ls->accept_queue[ls->accept_tail % 8] = i;
        ls->accept_tail++;
    }
}

3. accept() 取连接

int tcp_accept(int s, ...) {
    tcp_sock_t *ls = &tcp_socks[s];
    while (ls->accept_head == ls->accept_tail) {
        sti; net_poll(); cli;   // 阻塞等待
    }
    int ni = ls->accept_queue[ls->accept_head++ % 8];
    return ni;
}

测试

写了一个简单的 HTTP 服务端程序：

服务端 on 大飞的博客