Linux内核参数之arp_ignore和arp_announce

一、arp_ignore和arp_announce介绍

　　arp_ignore和arp_announce参数都和ARP协议相关，主要用于控制系统返回arp响应和发送arp请求时的动作。这两个参数很重要，特别是在LVS的DR场景下，它们的配置直接影响到DR转发是否正常。

首先看一下Linux内核文档中对于它们的描述：

arp_ignore - INTEGER
Define different modes for sending replies in response to
received ARP requests that resolve local target IP addresses:
0 - (default): reply for any local target IP address, configured
on any interface
1 - reply only if the target IP address is local address
configured on the incoming interface
2 - reply only if the target IP address is local address
configured on the incoming interface and both with the
sender's IP address are part from same subnet on this interface
3 - do not reply for local addresses configured with scope host,
only resolutions for global and link addresses are replied
4-7 - reserved
8 - do not reply for all local addresses
The max value from conf/{all,interface}/arp_ignore is used
when ARP request is received on the {interface}

　　arp_ignore参数的作用是控制系统在收到外部的arp请求时，是否要返回arp响应。

　　arp_ignore参数常用的取值主要有0，1，2，3~8较少用到：

0：响应任意网卡上接收到的对本机IP地址的arp请求（包括环回网卡上的地址），而不管该目的IP是否在接收网卡上。

1：只响应目的IP地址为接收网卡上的本地地址的arp请求。

2：只响应目的IP地址为接收网卡上的本地地址的arp请求，并且arp请求的源IP必须和接收网卡同网段。

3：如果ARP请求数据包所请求的IP地址对应的本地地址其作用域（scope）为主机（host），则不回应ARP响应数据包，如果作用域为全局（global）或链路（link），则回应ARP响应数据包。

4~7：保留未使用

8：不回应所有的arp请求

　　sysctl.conf中包含all和eth/lo（具体网卡）的arp_ignore参数，取其中较大的值生效。

arp_announce - INTEGER
Define different restriction levels for announcing the local
source IP address from IP packets in ARP requests sent on
interface:
0 - (default) Use any local address, configured on any interface
1 - Try to avoid local addresses that are not in the target's
subnet for this interface. This mode is useful when target
hosts reachable via this interface require the source IP
address in ARP requests to be part of their logical network
configured on the receiving interface. When we generate the
request we will check all our subnets that include the
target IP and will preserve the source address if it is from
such subnet. If there is no such subnet we select source
address according to the rules for level 2.
2 - Always use the best local address for this target.
In this mode we ignore the source address in the IP packet
and try to select local address that we prefer for talks with
the target host. Such local address is selected by looking
for primary IP addresses on all our subnets on the outgoing
interface that include the target IP address. If no suitable
local address is found we select the first local address
we have on the outgoing interface or on all other interfaces,
with the hope we will receive reply for our request and
even sometimes no matter the source IP address we announce.
The max value from conf/{all,interface}/arp_announce is used.

　　arp_announce的作用是控制系统在对外发送arp请求时，如何选择arp请求数据包的源IP地址。（比如系统准备通过网卡发送一个数据包a，这时数据包a的源IP和目的IP一般都是知道的，而根据目的IP查询路由表，发送网卡也是确定的，故源MAC地址也是知道的，这时就差确定目的MAC地址了。而想要获取目的IP对应的目的MAC地址，就需要发送arp请求。arp请求的目的IP自然就是想要获取其MAC地址的IP，而arp请求的源IP是什么呢？ 可能第一反应会以为肯定是数据包a的源IP地址，但是这个也不是一定的，arp请求的源IP是可以选择的，控制这个地址如何选择就是arp_announce的作用）

　　arp_announce参数常用的取值有0，1，2。

0：允许使用任意网卡上的IP地址作为arp请求的源IP，通常就是使用数据包a的源IP。

1：尽量避免使用不属于该发送网卡子网的本地地址作为发送arp请求的源IP地址。

2：忽略IP数据包的源IP地址，选择该发送网卡上最合适的本地地址作为arp请求的源IP地址。
　　sysctl.conf中包含all和eth/lo（具体网卡）的arp_ignore参数，取其中较大的值生效。

二、arp_ignore和arp_announce参数示例

 

（1）当arp_ignore参数配置为0时，eth1网卡上收到目的IP为环回网卡IP的arp请求，但是eth1也会返回arp响应，把自己的mac地址告诉对端。

（2）当arp_ignore参数配置为1时，eth1网卡上收到目的IP为环回网卡IP的arp请求，发现请求的IP不是自己网卡上的IP，不会回arp响应。

（3）当arp_announce参数配置为0时，系统要发送的IP包源地址为eth1的地址，IP包目的地址根据路由表查询判断需要从eth2网卡发出，这时会先从eth2网卡发起一个arp请求，用于获取目的IP地址的MAC地址。该arp请求的源MAC自然是eth2网卡的MAC地址，但是源IP地址会选择eth1网卡的地址。

（4）当arp_announce参数配置为2时，eth2网卡发起arp请求时，源IP地址会选择eth2网卡自身的IP地址。

三、arp_ignore和arp_announce参数在DR模式下的作用

　　1. arp_ignore

　　因为DR模式下，每个真实服务器节点都要在环回网卡上绑定虚拟服务IP。这时候，如果客户端对于虚拟服务IP的arp请求广播到了各个真实服务器节点，如果arp_ignore参数配置为0，则各个真实服务器节点都会响应该arp请求，此时客户端就无法正确获取LVS节点上正确的虚拟服务IP所在网卡的MAC地址。假如某个真实服务器节点A的网卡eth1响应了该arp请求，客户端把A节点的eth1网卡的MAC地址误认为是LVS节点的虚拟服务IP所在网卡的MAC，从而将业务请求消息直接发到了A节点的eth1网卡。这时候虽然因为A节点在环回网卡上也绑定了虚拟服务IP，所以A节点也能正常处理请求，业务暂时不会受到影响。但时此时由于客户端请求没有发到LVS的虚拟服务IP上，所以LVS的负载均衡能力没有生效。造成的后果就是，A节点一直在单节点运行，业务量过大时可能会出现性能瓶颈。

　　所以DR模式下要求arp_ignore参数要求配置为1。

　　2. arp_announce

 　　每个机器或者交换机中都有一张arp表，该表用于存储对端通信节点IP地址和MAC地址的对应关系。当收到一个未知IP地址的arp请求，就会再本机的arp表中新增对端的IP和MAC记录；当收到一个已知IP地址（arp表中已有记录的地址）的arp请求，则会根据arp请求中的源MAC刷新自己的arp表。

　　如果arp_announce参数配置为0，则网卡在发送arp请求时，可能选择的源IP地址并不是该网卡自身的IP地址，这时候收到该arp请求的其他节点或者交换机上的arp表中记录的该网卡IP和MAC的对应关系就不正确，可能会引发一些未知的网络问题，存在安全隐患。

　　所以DR模式下要求arp_announce参数要求配置为2。

四、arp_ignore和arp_announce参数的配置方法

arp_ignore和arp_announce参数分别有all,default,lo,eth1,eth2...等对应不同网卡的具体参数。当all和具体网卡的参数值不一致时，取较大值生效。

一般只需修改all和某个具体网卡的参数即可（取决于你需要修改哪个网卡）。下面以修改lo网卡为例：

1. 修改/etc/sysctl.conf文件，然后sysctl -p刷新到内存。

 net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1

 net.ipv4.conf.lo.arp_ignore=1

 net.ipv4.conf.all.arp_announce=2

 net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2

2. 使用sysctl -w直接写入内存：

 sysctl -w net.ipv4.conf.all.arp_ignore=1

 sysctl -w net.ipv4.conf.lo.arp_ignore=1

 sysctl -w net.ipv4.conf.all.arp_announce=2

 sysctl -w net.ipv4.conf.lo.arp_announce=2

3. 修改/proc文件系统：

 echo "1">/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_ignore

 echo "1">/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_ignore

 echo "2">/proc/sys/net/ipv4/conf/all/arp_announce

 echo "2">/proc/sys/net/ipv4/conf/lo/arp_announce