为何未调用accept()时telnet仍能与监听Socket建立连接？

以下是一段极简示例代码：

#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/tcp.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/epoll.h>

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define NPROTO 10000
#define LOCALHOST "127.0.0.1"

int main(int argc, char *argv[])
{
 int                 sfd, epfd;
 struct sockaddr_in  so_address;
 struct epoll_event  ev, evs[1];

 sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM | SOCK_NONBLOCK, 0);
 if(sfd < 0){
  fprintf(stderr, "socket() failed\n");
  exit(1);
 }
 epfd = epoll_create(1);
 if(epfd < 0){
  fprintf(stderr, "epoll_create() failed\n");
  exit(1);
 }

 memset(&so_address, 0, sizeof(so_address));
 so_address.sin_family       = AF_INET;
 so_address.sin_port         = htons(NPROTO);
 if(1 != inet_pton(AF_INET, LOCALHOST, (struct in_addr*)(&so_address.sin_addr.s_addr))){
  fprintf(stderr, "inet_pton() failed\n");
  exit(1);
 }

 if(bind(sfd, (struct sockaddr *)&so_address, sizeof(so_address)) < 0){
  fprintf(stderr, "bind() failed\n");
  exit(1);
 }

 if(listen(sfd, 4) < 0){
  fprintf(stderr, "listen() failed\n");
  exit(1);
 } 

 ev.data.fd = sfd;
 ev.events  = 0;
 epoll_ctl(epfd, EPOLL_CTL_ADD, sfd, &ev);

 epoll_wait(epfd, evs, 1, -1);

 return 0;
}

该代码创建用于监听连接的Socket，并将其注册到epoll集合中，最后等待epoll集合上的事件。

注意，struct epoll_event的events标志被设置为0。使用上述示例代码时，telnet可成功连接至程序；若将该标志改为EPOLLIN，telnet则会提示“Connection refused”。

问题解答 #

TCP连接的建立是内核层面完成三次握手，和用户态程序是否调用accept()没有直接关联：

1. 当程序调用listen(sfd, 4)后，内核会为这个监听Socket维护两个关键队列：

   • 半连接队列（SYN队列）：存放已收到客户端SYN包、但还未完成三次握手的连接请求
   • 全连接队列（Accept队列）：存放已完成TCP三次握手、等待用户态调用accept()取走的连接

2. 当telnet发起连接请求时，只要全连接队列还有空闲位置（示例中backlog参数设为4），内核就会自动完成TCP三次握手，把连接放入全连接队列。此时telnet会收到内核返回的连接成功响应，认为连接已建立——哪怕用户态程序完全没调用accept()去处理这个连接（只是后续无法传输数据，因为没有创建用于数据交互的Socket）。

两种场景的差异原因

• 当ev.events = 0时：epoll_wait不会监听任何事件，进程会一直阻塞在这个调用上，监听Socket始终处于有效监听状态。此时telnet发起连接，内核完成三次握手后将连接放入全连接队列，telnet自然显示连接成功。
• 当ev.events = EPOLLIN时：监听Socket的EPOLLIN事件会在全连接队列有新连接时触发，epoll_wait返回后程序直接退出，监听Socket被内核自动关闭。此时telnet发起连接时，目标端口已经没有进程在监听，因此会收到“Connection refused”的提示。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者jorge is not ai