伙伴系统和slab分配器

伙伴系统(buddy system)

当一个请求需要分配m个物理页，buddy system会寻找一个有$2^n$页的块($2^n-1<m<2^n$)分配给他。

我们使用一个空闲链表数组实现buddy system，其中a[i]代表块大小为$2^i\mathrm{个}\mathrm{页}$(每页为4kb)

假设我们要分配15kb内存，根据buddy system，我们需要寻找一个16kb（4页）大小的块
因为有4页，所以我们需要查看链表数组的第2项(代表$2^2$)。
由下图发现，数组的第二项为空，代表此时还没有16kb大小的空闲块。

buddy system会继续查找更大的块(图中为32kb)，将32kb进行分类操作，获得两个16kb大小的块。
将其中一个用于服务请求，另一个则插入到第2条链表(数组的第二项)

SLAB分配器

buddy system最小的分配单位为1页(4k)。但很多时候，内核需要分配的内存大小远小于4k，这时候如果还用buddy system会出现严重的内部碎片问题。于是有了用于分配小内存的SLAB分配器。

SLAB分配器只分配大小固定的内存块，对于每一种块的大小，SLAB都会用独立的内存资源池进行分配

SLAB分配器向buddy system申请一定大小的物理内存，并将获得的物理内存块作为一个slab(一个数据结构)。slab被划分为等长的小块内存，被组织成空闲链表的形式

所有的分配请求从current指针指向的slab中获得空闲内存块。当SLAB分配器接受一个分配请求时，它首先定位最适合大小的内存资源池，从current指针指向的slab中拿出一个空闲块。

若拿出一个空闲块后，该slab不再拥有空闲块，则这个slab中的内存块已经全部分配完了。发生两个移动 : 将该slab移动到full里面来，并从partial指向的链表中取出一个slab交给current。

当释放一个块到相应的slab空闲链表中，若该slab已全部分配完，则移动到partial，若原本仅分配出一块，那么将其释放还给buddy system