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内存管理-伙伴系统合并块计算，__find_buddy_pfn，谁是我的伙伴？？？

news 2025/9/20 9:44:21

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用1-7块添加到伙伴举例，其实并不明白这里面的数学内容或算法，仅仅是发现伙伴系统合并块的查找和内存碎片减少有关，伙伴系统的合并不是两个空闲块相连就可以随便合并的

__find_buddy_pfn用于计算一个页的伙伴是谁，这里的位置是free页的时候，计算伙伴在哪，如果伙伴和当前块的阶一致，也空闲，则合并

/root/qemu/linux-5.10.202/mm/page_alloc.c: 1018buddy_pfn = __find_buddy_pfn(pfn, order);		// 相邻的伙伴块，按照 ^ (1 << order) 计算

__find_buddy_pfn函数内容：

/root/qemu/linux-5.10.202/mm/internal.h: 156/** Locate the struct page for both the matching buddy in our* pair (buddy1) and the combined O(n+1) page they form (page).** 1) Any buddy B1 will have an order O twin B2 which satisfies* the following equation:*     B2 = B1 ^ (1 << O)* For example, if the starting buddy (buddy2) is #8 its order* 1 buddy is #10:*     B2 = 8 ^ (1 << 1) = 8 ^ 2 = 10** 2) Any buddy B will have an order O+1 parent P which* satisfies the following equation:*     P = B & ~(1 << O)** Assumption: *_mem_map is contiguous at least up to MAX_ORDER*/
static inline unsigned long
__find_buddy_pfn(unsigned long page_pfn, unsigned int order)
{return page_pfn ^ (1 << order);
}

__find_buddy_pfn

__find_buddy_pfn中有注释，如果是8，1000，1阶，即两个块，pfn是8，这这个块是8和9两个页
伙伴 = 8 ^ (1 < 1) = 10，也就是和10、11两个页（当前为1阶，这里不判断这两个页是否真的在一介，后面其他函数会判断，如果这两个页在一阶且为空）互为伙伴

伙伴初始化时块的分配规则

/root/qemu/linux-5.10.202/mm/memblock.c: 1900static void __init __free_pages_memory(unsigned long start, unsigned long end)	// 伙伴系统初始化，会按照 page 的 pfn 按阶存放 每个阶存档的page地址一定是 2**n 对齐
{int order;while (start < end) {order = min(MAX_ORDER - 1UL, __ffs(start));		// ffs 第一个有 1 的 bit 位置 - 1，相当于根据 pfn 地址确定 orderwhile (start + (1UL << order) > end)			// 和 1912 行的 start += (1UL << order); 有联系，如果有连续大块，放到对应 orderorder--;memblock_free_pages(pfn_to_page(start), start, order);  // 加入到伙伴系统start += (1UL << order);

下面举例：

举例

加入有1-13，一共12个页要加入伙伴系统

pfn	hex	__ffs	加入到伙伴的阶	解释
1	1	0	0	1 + (1 << 0) <= 13
2	10	1	1	2 + (1 << 1) <= 13
3	11	1	跳过	2 += (1 << 1)
4	100	2	2	4 + (1 << 2) <= 13
5	101	2	跳过	4 += (1 << 2)
6	110	2	跳过	4 += (1 << 2)
7	111	2	跳过	4 += (1 << 2)