Linux 系统伙伴：理解页面分配机制342

在 Linux 内核中，伙伴系统是一种用于管理物理内存（RAM）的页面分配机制。伙伴系统将物理内存划分为不同大小的页面，并使用伙伴算法来有效地分配和管理这些页面。

Linux 系统中的页面大小为 4 KiB，它可以被划分为更小的子页面。伙伴系统将内存划分为以下不同大小的页面：```
* 2 MiB
* 1 MiB
* 512 KiB
* 256 KiB
* 128 KiB
* 64 KiB
* 32 KiB
* 16 KiB
* 8 KiB
* 4 KiB (最小页面大小)
```

伙伴系统将每个页面视为一个伙伴，当需要分配一个新页面时，它会搜索一个空闲的伙伴。如果找不到空闲的伙伴，它会将一个较大的页面分割成两个较小的页面，直到找到一个空闲的伙伴。伙伴系统使用伙伴位图来跟踪空闲页面，位图中的每个位表示一个特定大小的页面是否可用。

伙伴系统的工作原理如下：1. 请求页面：当应用程序请求一个新页面时，内核会调用伙伴系统。
2. 搜索伙伴：伙伴系统从最大的页面大小开始搜索空闲伙伴。
3. 分割页面：如果找不到空闲伙伴，伙伴系统会将一个较大的页面分割成两个较小的页面。
4. 分配页面：找到一个空闲伙伴后，伙伴系统会将它分配给应用程序。
5. 更新位图：伙伴系统会更新伙伴位图以反映分配情况。

伙伴系统是一种高效且有组织的页面分配机制，它确保 Linux 系统能够有效地管理物理内存。伙伴系统还提供了对内存分配的细粒度控制，允许系统根据应用程序的需求分配不同大小的页面。

以下是一些伙伴系统的好处：* 高效分配：伙伴系统通过使用伙伴算法和位图快速高效地分配页面。
* 减少碎片：伙伴系统通过将内存划分为不同大小的页面并使用伙伴算法来分配页面，从而减少碎片。
* 可扩展性：伙伴系统是可扩展的，支持各种大小的物理内存配置。
* 灵活性：伙伴系统提供对内存分配的细粒度控制，允许系统根据应用程序的需求分配不同大小的页面。

总体而言，伙伴系统是 Linux 内核中一个重要的组件，它用于有效地管理物理内存并提供对内存分配的细粒度控制。

2025-01-12

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