本文主要介绍了在Linux 2.6.24内核中伙伴系统的工作原理，包括内存块的分配与合并策略。在找不到合适内存块时，通过对半分离策略寻找并尝试合并相邻释放块，以满足内存申请需求。
前段时间由于实验室相关项目的需要+OS课的presentation，看了linux2.6.24内核伙伴系统的源码。写一下总结。
引言
伙伴系统作为一种古老而历经检验的系统，也被Linux内核所采用。伙伴系统的提出是为了管理和记录内存的分配和使用。在X86架构的Linux内核版本 2.6.24及之后，Linux对原本的伙伴系统做了改进，在原来的基础上加入了反碎片机制，使得内核能够更好的管理内存的外部碎片。
本文的分析针对X86架构。首先介绍了什么是伙伴系统，以及伙伴系统的相关数据结构。然后分析了X86架构上Linux 2.6.24这个版本对伙伴系统做的改进（加入了反碎片机制）。最后从源代码出发，深入揭示了伙伴系统的内核工作流程。
什么是伙伴系统
伙伴系统的宗旨就是用最小的内存块来满足内核对于内存的请求。在最初，只有一个块，也就是整个内存，假如为1M大小，而允许的最小块为64K，那么当我们申请一块200K大小的内存时，就要先将1M的块分裂成两等分，各为512K，
这两份之间的关系就称为伙伴，然后再将第一个512K的内存块分裂成两等分，各为256K，将第一个256K的内存块分配给内存，这样就是一个分配的过程。下面我们结合示意图来了解伙伴系统分配和回收内存块的过程。
图1 伙伴系统示意图
1. 初始化时，系统拥有1M的连续内存，允许的最小的内存块为64K，图中白色的部分为空闲的内存块，着色的代表分配出去了的内存块。
2. 程序A申请一块大小为34K的内存，对应的order为0，即2^0=1个最小内存块
2.1 系统中不存在order 0(64K)的内存块，因此order 4(1M)的内存块分裂成两个order 3的内存块(512K)
2.2 仍然没有order 0的内存块，因此order 3的内存块分裂成两个order 2的内存块(256K)
2.3 仍然没有order 0的内存块，因此order 2的内存块分裂成两个order 1的内存块(128K)
2.4 仍然没有order 0的内存块，因此order 1的内存块分裂成两个order 0的内存块(64K)
2.5 找到了order 0的内存块，将其中的一个分配给程序A，现在伙伴系统的内存为一个order 0的内存块，一个order 1的内存块，一个order 2的内存块以及一个order 3的内存块
3.程序B申请一块大小为66K的内存，对应的order为1，即2^1=2个最小内存块，由于系统中正好存在一个order 1的内存块，所以直接用来分配
4 程序C申请一块大小为35K的内存，对应的order为0，同样由于系统中正好存在一个order 0的内存块，直接用来分配
5 程序D申请一块大小为67K的内存，对应的order为1
5.1 系统中不存在order 1的内存块，于是将order 2的内存块分裂成两块order 1的内存块
5.2 找到order 1的内存块，进行分配
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