buddy算法

buddy算法是用来做内存管理的经典算法，目的是为了解决内存的外碎片。
避免外碎片的方法有两种：

• 1，利用分页单元把一组非连续的空闲页框映射到非连续的线性地址区间。
• 2，开发适当的技术来记录现存的空闲连续页框块的情况，以尽量避免为满足对小块的请求而把大块的空闲块进行分割。

基于下面三种原因，内核选择第二种避免方法：

• 在某些情况下，连续的页框确实必要。
• 即使连续页框的分配不是很必要，它在保持内核页表不变方面所起的作用也是不容忽视的。假如修改页表，则导致平均访存次数增加，从而频繁刷新TLB。
• 通过4M的页可以访问大块连续的物理内存，相对于4K页的使用，TLB未命中率降低，加快平均访存速度。

buddy算法将所有空闲页框分组为10个块链表，每个块链表的每个块元素分别包含1,2,4,8,16,32,64,128,256,512个连续的页框，每个块的第一个页框的物理地址是该块大小的整数倍。如，大小为16个页框的块，其起始地址是16*2^12(一个页框的大小为4k,16个页框的大小为16*4K,1k=1024=2的10次方，4k=2的12次方)的倍数。
例，假设要请求一个128个页框的块，算法先检查128个页框的链表是否有空闲块，如果没有则查256个页框的链表，有则将256个页框的块分裂两份，一份使用，一份插入128个页框的链表。如果还没有，就查512个页框的链表，有的话就分裂为128，128，256，一个128使用，剩余两个插入对应链表。如果在512还没查到，则返回出错信号。

回收过程相反，内核试图把大小为b的空闲伙伴合并为一个大小为2b的单独快，满足以下条件的两个块称为伙伴：1，两个块具有相同的大小，记做b；2，它们的物理地址是连续的，3，第一个块的第一个页框的物理地址是2*b*2^12的倍数，该算法迭代，如果成功合并所释放的块，会试图合并2b的块来形成更大的块。