Linux内存管理(4)：Buddy分配器

 一、从内存碎片的角度理解内存管理

         内存管理的一个重要目标是尽量消除内存碎片。包括外碎片(虽然空闲页面很多，但是零散地分布在各个地方，可能导致无法分配大片的连续页，这些零散分布的页面就是外碎片)和页碎片(指的是页面内部的碎片，内存的分配以页面为基本单位，但一个页面中真正使用的内容不多，剩余浪费的部分就是碎片)。

        其中解决外碎片的方法有三种：第一种方法是记录现存的连续空闲页帧块，同时尽量避免为满足小块的内存请求而分割大的空闲块，从而避免外碎片的产生。第二种方法是内存规整(Memory Compaction)，是基于内存迁移的碎片整理方法，是第一种方法的补充(不能独立于第一种方法，并且依赖配置项CONFIG_COMPACTION)。第三种方法是允许外碎片的产生，但是通过页表将散列的页帧映射到连续的虚拟地址，这样的话虽然物理地址不连续，但虚拟地址仍然是一整块。

        在Linux内核中上面提到的解决内碎片方法就是经常说的SLAB/SLOB/SLUB算法。解决外碎片的第一种方法(包括第二种方法)就是伙伴系统(Buddy System)算法；解决外碎片第三种方法则是非连续内存映射。本节主要介绍伙伴系统(其中SLAB/SLOB/SLUB系统，以及非连续内存映射的底层物理内存分配都是基于伙伴系统)。

二、Buddy分配器原理及数据结构

1）伙伴系统概述

        内核负责分配连续页帧组的子系统叫做"分区页帧分配器"