假設系統的可利用記憶體空間容量為2m個字(位址從0到2m-1)，則在開始執行時，整個記憶體區是乙個大小為2m的空閒塊，在執行了一段時間之後，被分隔成若干占用塊和空閒塊。為了在分配時查詢方便起見，我們將所有大小相同的空閒塊建於一張子表中。每個子表是乙個雙重鍊錶，這樣的鍊錶可能有m+1個，將這m+1個表頭指標用向量結構組織成乙個表，這就是夥伴系統中的可利用空間表，如圖所示：
分配演算法：
當使用者提出大小為n的記憶體請求時，首先在可利用表上尋找結點大小與n相匹配的子表，若此子表非空，則將子表中任意乙個結點分配之即可；若此子表為空，則需從結點更大的非空子表中去查詢，直至找到乙個空閒塊，則將其中一部分分配給使用者，而將剩餘部分插入相應的子表中。
若2k-1
< n ≤ 2k-1，又第k+1個子表不空，則只要刪除此煉表中第乙個結點並分配給使用者即可；若 2k-2
< n ≤ 2k-1-1，此時由於結點大小為2k-1 的子表為空，則需從結點大小為2k 的子表中取出一塊，將其中一半分配給使用者，剩餘的一半作為乙個新結點插入在結點大小為2k-1的子表中，若2k-i-1
< n ≤ 2k-i-1(i為小於是的整數)，並且所有結點小於2k的子表均為空，則同樣需從結點大小為2k的子表中取出一塊，將其中2k-i的一小部分分配給使用者，剩餘部分分割成若干個結點分別插入在結點大小為2k-1 、 2k-2 、…、 2k-i的子表中。
在使用者釋放不再使用的占用塊時，系統需將這新的空閒塊插入到可利用空間表中去。這裡，同樣有乙個位址相鄰的空閒塊歸併成大塊的問題。但是在夥伴系統中僅考慮互為「夥伴」的兩個空閒塊的歸併。
何謂「夥伴」?如前所述，在分配時經常需要將乙個大的空閒塊**成兩個大小相等的儲存區，這兩個由同一大塊**出來的小塊就稱之「互為夥伴」。例如：假設p為大小為pow(2,k)的空閒塊的初始位址，且p mod pow(2,k+1)=0，則初始位址為p和p+pow(2,k)的兩個空閒塊互為夥伴。在夥伴系統中**空閒塊時，只當其夥伴為空閒塊時才歸併成大塊。也就是說，若有兩個空閒塊，即使大小相同且位址相鄰，但不是由同一大塊**出來的，也不歸併在一起。
由此，在**空閒塊時，應首先判別其夥伴是否為空閒塊，若否，則只要將釋放的空閒塊簡單插入在相應子表中即可；若是，則需在相應子表中找到其夥伴並刪除之，然後再判別合併後的空閒塊的夥伴是否是空閒塊。依此重複，直到歸併所得空閒塊的夥伴不是空閒塊時，再插入到相應的子表中去。
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