理解TCP连接中的进程阻塞与CPU调度机制

引言

在计算机网络通信中,TCP连接的建立是一个经典的三次握手过程。当用户调用connect()函数发起连接时,内核会发送SYN报文并等待对方的SYN-ACK响应。此时,调用进程通常会进入阻塞状态,暂停执行直至连接成功或超时。这一机制看似简单,但其背后的内核实现却涉及进程调度、等待队列管理和CPU资源分配等复杂操作。本文将深入探讨阻塞状态的实现原理,并解析CPU在进程阻塞期间的行为。


一、进程阻塞的实现机制

1. 进程状态的切换

当用户程序调用阻塞式connect()时,会触发系统调用,进程从用户态切换到内核态。内核通过tcp_v4_connect函数构造并发送SYN报文,随后将TCP状态标记为SYN_SENT。此时,进程并不会立即返回,而是需要等待对方的响应。为了实现这一点,内核需要将进程置于阻塞状态。

关键步骤

  • 修改进程状态:内核将进程状态从TASK_RUNNING(运行中)改为TASK_INTERRUPTIBLE(可中断睡眠)或TASK_UN

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