Linux 内核原理之内存系统

buddy system

进程向内核申请内存需要地址连续的内存块，linux如何处理来尽可能保持内存块的连续的呢？答案buddy system。来看下buddy system内存地址分配策略。

首先假设系统一开始有共16个字节的内存，然后被分出去8 byte。状态图如下：

可以看到左边数组中存放的都是等大的块，内存不连续的等大块以链表的方式存放在相应的索引处。

如果这个时候，有个2字节的请求，剩余的6个字节就会被分别放在$2^1$ 和$2^2$处。

当内存回收时，内核会在等大块中，发现可以合并的内存块，并放到更上层。比如上面的8个字节内存被释放时，两个8字节的内存块会被发现是连续的，合并放到$2^4$位置。

buddy system存在内存碎片问题？

当内存被频繁的申请和释放，buddy system就会有内存碎片问题。进程要申请一块内存，剩余内存总量是够的，但是内存地址不连续。

下面简单举个内存碎片的例子:

初始状态：

{ [0-15] }

分配2 byte:
{ [0-7] } , { [8-11] } , { [12-13] }

申请5 byte
{ [8-11] } , {[12,13],[6-7]}(内存碎片), { [5-5] }