1. 内存泄漏基础

1.1 什么是内存泄漏

内存泄漏（Memory Leak）是指程序在运行过程中动态分配的堆内存，由于程序设计错误导致在不再需要时无法被释放，从而造成系统可用内存持续减少的现象。在 Linux 内核开发中，内存泄漏通常表现为通过 kmalloc()、vmalloc()、alloc_pages() 等接口分配的内存块，其指针丢失或引用计数失衡，导致内存无法归还给系统。

以下是一个典型的内核内存泄漏代码示例：

#include <linux/slab.h>
#include <linux/module.h>

static int __init leak_init(void)
{
    char *buf;
    int i;

    for (i = 0; i < 100; i++) {
        buf = kmalloc(1024, GFP_KERNEL);  /* 每次分配 1KB */
        if (!buf)
            return -ENOMEM;
        /* 忘记调用 kfree(buf) —— 内存泄漏 */
    }
    return 0;
}

module_init(leak_init);

上述代码每次调用 kmalloc() 后，指针 buf 在下一轮循环中被覆盖，之前分配的内存块失去所有引用，永远无法释放。

1.2 内存泄漏的危害

内存泄漏在 Linux 内核中属于严重缺陷，其危害随泄漏速率和系统运行时间呈指数级增长。以下是主要危害维度：

1.3 常见内存泄漏场景概述

内核开发中，内存泄漏的根因通常集中在以下几个典型场景。理解这些场景有助于在代码审查和调试时快速定位问题。

1.3.1 分配后未释放

最直接的泄漏形式：调用 kmalloc()、kzalloc()、vmalloc() 等分配函数后，在函数返回或错误处理路径中遗漏对应的 kfree()、vfree() 调用。

1.3.2 引用计数失衡

内核对象（如 struct kobject、文件、网络套接字）通过引用计数管理生命周期。当 kobject_get() 与 kobject_put() 不匹配时，对象无法被释放，形成泄漏。

1.3.3 链表/哈希表节点未清理

将动态分配的内存节点插入链表或哈希表后，在删除节点时只执行了 list_del() 而未释放节点内存，导致节点成为泄漏点。

1.3.4 错误处理路径遗漏

在复杂的错误处理逻辑中，部分分支遗漏了已分配资源的释放。这是内核模块中最常见的泄漏来源。

1.3.5 缓存/池化对象泄漏

使用内存池（mempool）或 slab 缓存时，对象借出后未归还，或缓存清理函数未正确释放所有对象。

场景对比速查表