夥伴系統
linux核心中採用了一種同時適用於32位和64位系統的記憶體分頁模型，對於32位系統來說，兩級頁表足夠用了，而在x86_64系統中，用到了四級頁表。四級頁表分別為：
頁全域性目錄(page global directory)
頁上級目錄(page upper directory)
頁中間目錄(page middle directory)
頁表(page table)
頁全域性目錄包含若干頁上級目錄的位址，頁上級目錄又依次包含若干頁中間目錄的位址，而頁中間目錄又包含若干頁表的位址，每乙個頁表項指向乙個頁框。linux中採用4kb大小的頁框作為標準的記憶體分配單元。
在實際應用中，經常需要分配一組連續的頁框，而頻繁地申請和釋放不同大小的連續頁框，必然導致在已分配頁框的記憶體塊中分散了許多小塊的空閒頁框。這樣，即使這些頁框是空閒的，其他需要分配連續頁框的應用也很難得到滿足。
為了避免出現這種情況，linux核心中引入了夥伴系統演算法(buddy system)。把所有的空閒頁框分組為11個塊鍊錶，每個塊鍊錶分別包含大小為1，2，4，8，16，32，64，128，256，512和1024個連續頁框的頁框塊。最大可以申請1024個連續頁框，對應4mb大小的連續記憶體。每個頁框塊的第乙個頁框的實體地址是該塊大小的整數倍。
假設要申請乙個256個頁框的塊，先從256個頁框的鍊錶中查詢空閒塊，如果沒有，就去512個頁框的鍊錶中找，找到了則將頁框塊分為2個256個頁框的塊，乙個分配給應用，另外乙個移到256個頁框的鍊錶中。如果512個頁框的鍊錶中仍沒有空閒塊，繼續向1024個頁框的鍊錶查詢，如果仍然沒有，則返回錯誤。
頁框塊在釋放時，會主動將兩個連續的頁框塊合併為乙個較大的頁框塊。
buddy演算法的優缺點：
1）儘管夥伴記憶體演算法在記憶體碎片問題上已經做的相當出色，但是該演算法中，乙個很小的塊往往會阻礙乙個大塊的合併，乙個系統中，對記憶體塊的分配，大小是隨機的，一片記憶體中僅乙個小的記憶體塊沒有釋放，旁邊兩個大的就不能合併。
2）演算法中有一定的浪費現象，夥伴演算法是按2的冪次方大小進行分配記憶體塊，當然這樣做是有原因的，即為了避免把大的記憶體塊拆的太碎，更重要的是使分配和釋放過程迅速。但是他也帶來了不利的一面，如果所需記憶體大小不是2的冪次方，就會有部分頁面浪費。有時還很嚴重。比如原來是1024個塊，申請了16個塊，再申請600個塊就申請不到了，因為已經被分割了。
3）另外拆分和合併涉及到 較多的鍊錶和位圖操作，開銷還是比較大的。
buddy（夥伴的定義）：
buddy演算法的分配原理：
假如系統需要4(2*2)個頁面大小的記憶體塊，該演算法就到free_area[2]中查詢，如果鍊錶中有空閒塊，就直接從中摘下並分配出去。如果沒有，演算法將順著陣列向上查詢free_area[3],如果free_area[3]中有空閒塊，則將其從鍊錶中摘下，分成等大小的兩部分，前四個頁面作為乙個塊插入free_area[2]，後4個頁面分配出去，free_area[3]中也沒有，就再向上查詢，如果free_area[4]中有，就將這16(2*2*2*2)個頁面等分成兩份，前一半掛如free_area[3]的鍊錶頭部，後一半的8個頁等分成兩等分，前一半掛free_area[2]
的鍊錶中，後一半分配出去。假如free_area[4]也沒有，則重複上面的過程，知道到達free_area陣列的最後，如果還沒有則放棄分配。
buddy演算法的釋放原理：
記憶體的釋放是分配的逆過程，也可以看作是夥伴的合併過程。當釋放乙個塊時，先在其對應的鍊錶中考查是否有夥伴存在，如果沒有夥伴塊，就直接把要釋放的塊掛入煉表頭；如果有，則從鍊錶中摘下夥伴，合併成乙個大塊，然後繼續考察合併後的塊在更大一級鍊錶中是否有夥伴存在，直到不能合併或者已經合併到了最大的塊(2*2*2*2*2*2*2*2*2個頁面)。
slab機制
slab是linux作業系統的一種記憶體分配機制。其工作是針對一些經常分配並釋放的物件，如程序描述符等，這些物件的大小一般比較小，如果直接採用夥伴系統來進行分配和釋放，不僅會造成大量的內碎片，而且處理速度也太慢。而slab分配器是基於物件進行管理的，相同型別的物件歸為一類(如程序描述符就是一類)，每當要申請這樣乙個物件，slab分配器就從乙個slab列表中分配乙個這樣大小的單元出去，而當要釋放時，將其重新儲存在該列表中，而不是直接返回給夥伴系統，從而避免這些內碎片。slab分配器並不丟棄已分配的物件，而是釋放並把它們儲存在記憶體中。當以後又要請求新的物件時，就可以從記憶體直接獲取而不用重複初始化。
linux 的slab 可有三種狀態：
滿的：slab 中的所有物件被標記為使用。
空的：slab 中的所有物件被標記為空閒。
部分：slab 中的物件有的被標記為使用，有的被標記為空閒。
slab 分配器首先從部分空閒的slab 進行分配。如沒有，則從空的slab 進行分配。如沒有，則從物理連續頁上分配新的slab，並把它賦給乙個cache ，然後再從新slab 分配空間。
linux記憶體管理 夥伴系統演算法
分配記憶體 釋放記憶體 兩個塊的大小相同 兩個塊的位址連續 兩個塊必須是從同乙個大塊分離出來的 linux把每個zone分成max order個free area，每個free are的大小是2的冪次方。max order的值為11，第0組大小為2 0個頁，第1組大小為2 1個頁，依次類推，最大的是...
linux 物理記憶體管理之夥伴系統
linux使用夥伴系統來管理物理記憶體頁 顧名思義一下，在作業系統分配記憶體的過程中，乙個記憶體塊常常被分成兩個大小相等的記憶體塊，這兩個大小相等的記憶體塊就是夥伴關係，他滿足三個條件 為了便於頁面維護，將多個頁面組成記憶體塊，每個記憶體塊都有2的方冪個頁，方冪的指數被稱為階order，order相...
linux記憶體管理之夥伴系統（建立）
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