伙伴分配器(buddy allocator)和slab

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在Linux内核中，内存管理策略包括伙伴分配器（buddy allocator）和slab分配器，它们各自负责不同规模内存的高效管理。伙伴分配器主要针对大内存块，通过将页块对半切分，形成大小相等的伙伴，以减少内存碎片。当一个块释放后，其伙伴可能会合并，以适应不同大小的请求。

slab分配器则针对内核中频繁的小内存分配问题。它从伙伴分配器获取内存后，对大内存进行细分管理，提供小内存的分配，同时维护常用对象的缓存。slab由物理连续页面组成，每个对象缓存（cache）对应特定大小的数据结构，如进程描述符和文件对象。当需要对象时，slab分配器首先尝试从部分满的slab或数组缓存中分配，提高性能。

slab的状态可以分为部分空、空闲和新分配。分配流程涉及在slab链表中操作，如从半满slab移除并插入到满slab，以及在内存节点上的空闲slab管理。每个slab使用struct page来描述，并包含对象地址和空闲对象链表等信息。

内核提供了kmalloc和kfree等API来与slab分配器交互，通过kmem_cache_create、kmem_cache_alloc和kmem_cache_free等函数进行内存缓存的创建、分配和释放。每个kmem_cache对应一个特定大小和类型的内存缓存，它们在L1高速缓存中各占区域，通过array_cache缓存来优化分配性能。

总的来说，伙伴分配器和slab分配器共同确保了Linux内核内存管理的高效和灵活，为各种大小的内存请求提供了合适的解决方案。