Linux内存管理算法Buddy与Slab

Buddy算法

什么是Buddy算法

• Buddy(伙伴系统算法)是一种动态存储器管理算法，它通过不断地平分或合并空闲内存块来满足内存分配或回收的需求。它的特点是每个空闲内存块的大小都是2的次幂个物理页，比如1,2,4,8,16,32,64,128等
• 内存分配时：从空闲内存块列表中找到最小的满足条件的内存块，如果没有找到，就从更大的内存块中分裂出一半，直到找到合适的内存块为止。
• 内存回收时：先检查它的相邻内存块是否也是空闲的，如果是，就把它们合并成一个更大的内存块，直到没有相邻的空闲内存块为止。

Buddy算法的优点

• 它可以快速地分配和回收内存，因为它只需要进行简单的位运算和链表操作。
• 它可以减少内存碎片，因为它总是尽量保持空闲内存块的大小一致。

Buddy算法的缺点

• 它可能会造成内部碎片，因为它总是分配2的次幂个物理页，而实际需要的内存可能小于这个值。
• 它可能会造成外部碎片，因为它总是合并相邻的空闲内存块，而实际需要的连续内存可能大于这个值。

Slab分配器

什么是Slab分配器

• Slab分配器的基本思想是，先利用页面分配器（伙伴系统）分配出单个或者一组连续的物理页面，然后在此基础上将整块页面分割成多个相等的小内存单元，以满足小内存空间分配的需要。

Slab分配器的优点

• 它可以提高内存利用率，因为它可以避免内部碎片和外部碎片。
• 它可以提高内存分配和回收的效率，因为它可以减少对页面分配器的调用次数。
• 它可以提高缓存命中率，因为它可以保持相同类型的对象在物理上的连续性。

Slab分配器的缺点

• 它增加了内核的复杂度，因为它需要维护多个slab列表和缓存。
• 它可能会造成内存浪费，因为它可能会占用过多的空闲页面。