操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理系统的硬件资源和软件服务，确保多个程序可以高效、稳定地并发执行。在操作系统中，内存管理是一项至关重要的任务，它涉及到如何为进程分配内存、如何有效地回收内存以及避免碎片等问题。"伙伴系统算法"就是一种常用于内存分配和回收的有效策略，尤其在虚拟内存管理中应用广泛。 伙伴系统算法的基本思想是将内存划分为一系列连续的、大小为2的幂的块，例如1B、2B、4B、8B……这些块被称为“页”或“块”。每个块都有一个与之大小相等的伙伴，即其大小翻倍的相邻块。当一个进程请求内存时，系统会尝试找到一个足够大的块来满足需求。如果找不到精确匹配的块，会选择一个略大于需求的块，并将其拆分为两个伙伴块，然后分配其中一个给请求者，另一个保持为空以待后续分配。 在实现伙伴系统时，通常会用到数据结构如位图或链表来跟踪内存的使用情况。位图用于表示每个块的状态（已分配或空闲），而链表则用于连接大小相同的空闲块。例如，所有16B的空闲块会链接在一起，所有32B的空闲块也会链接在一起，以此类推。这样，当需要分配内存时，可以根据请求的大小快速找到合适的链表并选择一个块。 虚拟内存是现代操作系统中的一个重要特性，它使得进程可以拥有比实际物理内存更大的地址空间。通过伙伴系统，操作系统可以在物理内存不足时，将部分内存换出到硬盘上的交换文件，同时将硬盘上的其他数据换入内存，从而实现了“虚拟内存”的效果。这种机制使得多个进程可以共享有限的物理内存资源，提高系统的并发性和资源利用率。 在`main.c`、`other.c`、`datatype.h`、`primary.c`和`readme.h`这些文件中，我们可以推测它们可能包含以下内容： - `main.c`：主程序文件，可能会有伙伴系统算法的实现和测试代码。 - `other.c`：辅助功能的实现，可能包括内存分配和回收的具体函数。 - `datatype.h`：定义数据结构，比如位图或链表结构，用于表示内存状态和伙伴关系。 - `primary.c`：核心算法实现，如查找、分裂和合并伙伴块的逻辑。 - `readme.h`：可能是项目说明或使用指南，解释如何编译和运行代码。 理解伙伴系统算法对于操作系统设计和分析至关重要，它可以帮助我们优化内存分配，减少碎片，提升系统的整体性能。同时，掌握虚拟内存的概念和伙伴系统在其中的应用，对于深入理解操作系统的工作原理以及编写高效系统软件都具有重要意义。

固定和可变分区内存管理方法都存在缺陷。固定分区由于分区数目是固定的，因此限 制了活动进程的个数，而且当可用内存大小与进程内存需求大小不匹配时，内存使用效率非 常低效。而可变分区方法管理起来较为复杂，而且由于进程镜像的上下浮动会带来额外开销。 伙伴系统是二者的一种折中，兼具固定和可变分区的优点。

java实现模拟伙伴系统的内存分配和回收

内含伙伴系统、最坏、最佳三种分配方式的演示，有内存分配动态变化图。

Buddy heap内存管理是操作系统中用到的一种动态存储管理方法。它和边界标识法类似，在用户提出申请时，分配一块大小“恰当”的内存区给用户；反之，在用户释放内存区时即回收。所不同的是：在伙伴系统中，无论是占用块或空闲块，其大小均为2的k次幂（k为某个正整数）。由此，在可利用空间表中的空闲块大小也只能是2的k次幂。若总的可利用内存容量为2m个字，则空闲块的大小之可能为20、21、…、2m。

假设系统的可利用空间容量为2m个字，则系统开始运行时，整个内存区是一个大小为2m的空闲分区。在系统运行过程中，由于不断的划分，可能会形成若干个不连续的空闲分区，将这些空闲分区根据分区的大小进行分类，对于每一类具有相同大小的所有空闲分区，单独设立一个空闲分区双向链表。这样，不同大小的空闲分区形成了k（0≤k≤m）个空闲分区链表。 当需要为进程分配一个长度为n的存储空间时，首先计算一个i值，使2i-1伙伴系统的需求 根据伙伴系统算法的思想，我们组对本系统的功能划分为3种： ⑴ 根据伙伴系统算法分配内存 ⑵ 根据伙伴系统算法回收内存 ⑶ 实时查看内存使用的情况

在动态内存管理方式中，伙伴系统具有管理方式简单，分配与释放速度快等优点，但伙伴系统的缺点是对内存空间的利用率比较低，在嵌入式系统中，内存管理除了应该具备管理方式简单和处理速度快等特点外，内存的利用率也十分重要。通过对伙伴系统分析，并对伙伴系统的内存利用率方面进行改进，显著提高嵌入式系统中内存的利用率

关于操作系统模拟进程管理的实验，包括创建、阻塞、唤醒原语等，以及内存的分配与回收。

c语言实现模拟伙伴系统分配内存页面（buddy_allocte）

buddy_allocator buddy system memory allocator from Linux kernel System Storage 两个大小相等且邻接的内存块被称作伙伴。 如果两个伙伴都是空闲的，会将其合并成一个更大的内存块，作为下一层次上某个内存块的伙伴。 page分为两类： 属于Buddy系统（PG_buddy，待分配） page->order记录order（page所属的free_area也表示了其order），用于合并时的检测 不属于Buddy系统（已分配） 单页：page->order记录order 组合页：首个（PG_head）page记录order，其余（PG_tail）指向首页。order用于释放时的解组合 =============== Buddy Allocator 每次把一个大的内存块对半切分，一直切到需要的大小。 =============