问题描述

Linux协议栈实现为ARP缓存维护了一个状态机，如下图所示（图片来源：《Understading Linux Networking Internals》图26-13修改）：

centos arp 时间_网络协议

图中的ARP邻居条目在超过base_reachable_time时间后不会立即被删除，而是状态切换为Stale状态，在经过gc_stale_time时间后被删除。前面提到的arp状态可以使用如下命令查看：

ip neigh show all
192.168.184.1 dev ens160 lladdr 00:50:56:c0:00:08 REACHABLE
192.168.184.2 dev ens160 lladdr 00:50:56:f1:b9:fe STALE

与arp老化有关的超时参数可以使用sysctl或者proc文件系统进行查看，下面以ens160网卡为例查看arp相关优化参数：

root@ABC:/proc/sys/net/ipv4/neigh/ens160# ls
anycast_delay  base_reachable_time     delay_first_probe_time  locktime         mcast_solicit  proxy_qlen    retrans_time_ms  unres_qlen
app_solicit    base_reachable_time_ms  gc_stale_time           mcast_resolicit  proxy_delay    retrans_time  ucast_solicit    unres_qlen_bytes

那么一条处于Stale老化状态的ARP邻居条目会在静默gc_stale_time时间后被完全删除吗？ 这里先给出答案，实测这条arp条目在gc_stale_time时间里没有被引用，还是不会被删除的。

ARP邻居条目的删除条件

以下几点因素影响邻居条目的删除：

  1. linux系统下的邻居条目被引用时不会被删除。一个邻居条目引用的主要影响因素是IPv4路由表。
    清理路由缓存的定时器时间为5min(/proc/sys/net/ipv4/route/gc_timeout单位是秒)。
    也可以手动使用ip r show cache; ip r flush cache命令清除缓存；
  2. ARP定时清理函数neigh_periodic_work会检查老化邻居条目数量，当小于/proc/sys/net/ipv4/neigh/default/gc_thresh1时，不进行清理。
  3. 老化邻居清理时间gc_stale_time和邻居垃圾清理定时器时间gc_interval

所以一条邻居条目从生成到被删除的过程如下：

  1. 发出arp请求时变为Delay状态
  2. 收到arp响应变为Reachable状态
  3. 不使用此邻居条目后，经过base_reachable_time秒后变为Stale状态
  4. 路由缓存不引用此邻居条目后（定时5min清理）
  5. 检查老化邻居条目数量大于等于gc_thresh1时进行下一步，否则不清理
  6. gc_interval定期进行邻居清理，邻居条目处于stale状态超出gc_stale_time秒后，此老化邻居条目才会被删除

经过实测，不清除路由缓存项后，9分钟后stale状态的邻居条目会被删除（一般来说5~10分钟老化邻居条目会被删除）；
清除路由缓存项，经过gc_stale_time时间后老化邻居条目会被删除。

结论

综上所述，老化的邻居条目的删除时间被多种因素控制（不仅仅是gc_stale_time超时时间）。linux内核不轻易删除arp老化邻居的目的主要基于以下两点考虑

  1. 避免频繁的增删ARP邻居条目，复用老化的邻居条目内存结构
  2. 避免频繁的进行ARP广播请求

在配置ARP老化时间时，只需要配置base_reachable_time参数。一条邻居条目从Reachable状态转换为Stale状态即认为是老化状态。
至于Stale状态的邻居条目缓存什么时候会被回收清理，交给内核处理即可。