4. iounmap 函数详解：原型、使用时机与内存泄漏风险

在 Linux 驱动开发中，ioremap 将物理 I/O 地址映射到内核虚拟地址空间，而 iounmap 则负责在驱动卸载或不再需要该映射时，释放该虚拟地址映射关系。正确使用 iounmap 是防止内核虚拟地址泄漏、保证系统长期稳定运行的关键环节。

4.1 iounmap 函数原型

iounmap 定义在 <asm/io.h> 中，其原型如下：

#include <linux/io.h>

void iounmap(volatile void __iomem *addr);

4.2 iounmap 使用时机

iounmap 的调用时机必须与 ioremap 严格配对。以下场景是典型的释放时机：

• 驱动卸载时：在模块的 exit 函数中，对 probe 阶段映射的所有 I/O 区域逐一调用 iounmap。
• 设备热拔插时：当设备从系统中断开，驱动应在移除回调（如 remove）中释放映射。
• 资源重新配置时：如果驱动需要重新映射不同范围的 I/O 地址，必须先 iounmap 旧映射，再 ioremap 新区域。
• 错误处理路径：在 probe 函数中，如果后续步骤失败，必须回滚已成功的 ioremap。

4.3 iounmap 调用流程

下图展示了从 ioremap 到 iounmap 的完整生命周期：

4.4 内存泄漏风险分析

未调用 iounmap 或调用顺序错误，会导致内核虚拟地址空间泄漏。与用户空间内存泄漏不同，内核虚拟地址泄漏的后果更为严重：

4.5 典型错误示例与正确写法

错误示例：遗漏 iounmap

static int my_probe(struct platform_device *pdev)
{
    void __iomem *base;

    base = ioremap(0x10000000, SZ_4K);
    if (!base)
        return -ENOMEM;

    /* 使用 base 进行寄存器操作 */
    writel(0x1, base + 0x00);

    /* 错误：probe 成功返回，但未保存 base 指针，导致后续无法释放 */
    return 0;
}

static int my_remove(struct platform_device *pdev)
{
    /* 无法获取 base 指针，无法调用 iounmap */
    return 0;
}

正确写法：保存指针并配对释放

struct my_priv {
    void __iomem *base;
    /* 其他成员 */
};

static int my_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct my_priv *priv;

    priv = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*priv), GFP_KERNEL);
    if (!priv)
        return -ENOMEM;

    priv->base = ioremap(0x10000000, SZ_4K);
    if (!priv->base) {
        dev_err(&pdev->dev, "ioremap failed\n");
        return -ENOMEM;
    }

    platform_set_drvdata(pdev, priv);
    return 0;
}

static int my_remove(struct platform_device *pdev)
{
    struct my_priv *priv = platform_get_drvdata(pdev);

    if (priv->base)
        iounmap(priv->base);   /* 正确释放 */

    return 0;
}

4.6 调试与验证方法

驱动开发者可以通过以下手段检查 iounmap 是否被正确调用：

• 查看 /proc/vmallocinfo：列出所有 vmalloc 映射，包括 ioremap 创建的条目。卸载驱动后若仍有残留，说明存在泄漏。
• 使用 kmemleak：内核内存泄漏检测工具，可扫描未释放的 I/O 映射。
• 内核 sparse 静态检查：确保 __iomem 注解正确，避免类型误用。
• 手动计数配对：在驱动中维护映射计数器，在 ioremap 时递增，iounmap 时递减，卸载时检查是否归零。

4.7 iounmap 与 devm_ioremap 对比