我看Buddy(伙伴)算法－到底是怎么"找朋友"的



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在《浅析armlinux- paging_init( ) - > free_area_init_core( ) 函数5- 4》中我们为size大小的内存页, 创建了
( size- 1) > > ( i+ 4) 大小的位图管理空间, 比如拿i= 0、i= 1和i= 2, 即order= 0、order= 1和order= 2, 来具体分析分析.
order= 0 - - - 需要( ( size- 1) / 2) / 8字节的位图空间来管理size- 1大小内存页
order= 1 - - - 需要( ( size- 1) / 4) / 8字节的位图空间来管理size- 1大小内存页
order= 2 - - - 需要( ( size- 1) / 8) / 8字节的位图空间来管理size- 1大小内存页
但是我们都知道, 对于size- 1个字节的数据, 必须使用( size- 1+ 7) / 8个字节的位图才可以,
这里为什么还要除以2呢, 在《我看Buddy( 伙伴) 算法－为什么要有除2操作》[ http: //gliethttp.cublog.cn]

中以分配的角度做了除以2分析.
现在从使用角度来看看, 为什么只需要一半的位图量, 就可以管理2倍于它的( size- 1) 字节空间呢,
Buddy( 伙伴) 算法, 我把它理解成"找朋友" 算法, 首先明确一点"位图中的一个位代表相邻的两个伙伴页当前被使用情况" ,
这样1个位顶2个位来用, 就可以管理其2倍大小的size- 1个内存页了.
在《我看Buddy( 伙伴) 算法－到底是怎么计算"伙伴" 地址的》[ http: //gliethttp.cublog.cn]中,

我们知道偶数号位图- A和+ 1后的紧邻奇数号位图- B, 它们是伙伴, 它们两个共用位图A> > 1, 如:
对于order= 0, 索引0- [ 0] , 索引1- [ 1] 是伙伴 - - - - - - - - - - - - - - - - 共用位图0
            索引2- [ 2] , 索引3- [ 3] 是伙伴 - - - - - - - - - - - - - - - - 共用位图1
            . . . . . .
            索引2* n- [ 2* n] , 索引2* n+ 1- [ 2* n+ 1] 是伙伴 - - - - - - - - - - - - - - - - 共用位图n

对于order= 1, [ 索引0- 页地址0, 索引1- 页地址2] 是伙伴 - - - - - - - - - - - - - - - - 共用位图0
            [ 索引2- 页地址4, 索引3- 页地址6] 是伙伴 - - - - - - - - - - - - - - - - 共用位图1
            . . . . . .
            [ 索引n- 页地址2n, 索引n+ 1- 页地址2( n+ 1) ] 是伙伴- - - - - - - - - - - - - - - - 共用位图n

对于order= 2, [ 索引0- 页地址0, 索引1- 页地址4 ] 是伙伴 - - - - - - - - - - - - - - - - 共用位图0
            [ 索引2- 页地址8, 索引3- 页地址12] 是伙伴 - - - - - - - - - - - - - - - - 共用位图1
            . . . . . .
            [ 索引n- 页地址4n, 索引n+ 1- 页地址4( n+ 1) ] 是伙伴- - - - - - - - - - - - - - - - 共用位图n
所以用n个位图就可以描述2n个单元了.
拿第80位map_bit80来说, 一开始map_bit80管理的两个伙伴都没有被分配出去, 这时map_bit80= 0,
由于需要现在A页块要被分配出去了, A分配出去的同时和1进行异或操作map_bit80= map_bit80^1= 1,
现在有两种情况:
1. B不被分配出去, A此时需要释放了, A开始"找朋友" ,
  首先计算A和朋友B对应的位图, 因为map_bit80此时为1, 所以与1异或之后map_bit80= map_bit80^1= 0,
  之后判断异或之后的结果map_bit80, 如果异或结果为0, 表明A的"朋友" , 存在, "找朋友" 顺利完成,
  将A和它的朋友B合并成大空间A+ B, 放入orde= order+ 1, 上, 通过循环, 此时order已经加1, 继续检测加1后
  order的朋友是否可以继续合并, 这样一直合并到MAX_ORDER- 1为止.
2. B被分配出去, 此时A仍在使用, B对共用位图map_bit80同样进行异或操作map_bit80= map_bit80^1= 0,
3. B和A都被分配出去了, 此时其中有一个要释放, 比如A, 它开始"找朋友" , 我们知道它肯定找不到朋友, 因为B也被分配出去了,
  那A是怎么知道B不存在呢, 还是异或操作, 两个都被分配出去了, 所以当前map_bit80= 0, 经过异或之后
  map_bit80= map_bit80^1= 1, 结果为1, 表示"伙伴" 不存在, 那么不用合并, 直接回收即可.
 
总结: 不论是"申请分配" 动作还是"释放回收" 动作, 都会对共用位图进行异或操作, 之所以这样来做, 目的不在于"申请分配" 上,
     而是在"释放回收" 上, 当回收时, 通过异或结果来判断, 当前回收页的伙伴是否已经空闲的存在, 结果为0, 表示可以"合并成大页" ,
     结果为1, 表示"伙伴" 忙, 所以位图存在的主要意义是"能够将小块内存合并成大块内存" .