一、Linux物理内存外碎片化概述

什么是Linux物理内存碎片化?Linux物理内存碎片化包括两种：

1.物理内存内碎片：指分配给用户的内存空间中未被使用的部分。

例如进程需要使用3K bytes物理内存，于是向系统申请了大小等于3Kbytes的内存，但是由于Linux内核伙伴系统算法最小颗粒是4K bytes，所以分配的是4Kbytes内存，那么其中1K bytes未被使用的内存就是内存内碎片。

2.物理内存外碎片化：指系统中无法利用的小内存块。

例如系统剩余内存为16K bytes，但是这16K bytes内存是由4个4K bytes的页面组成，即16K内存物理页帧号#1不连续。在系统剩余16K bytes内存的情况下，系统却无法成功分配大于4K的连续物理内存，该情况就是内存外碎片导致，本文中阐述的就是物理内存外碎片化。

注：#1物理页帧号：Linux物理内存是通过页面进行管理，并对每个页面进行编号，称为页帧号，如果是连续的两个物理页面，其页帧号是连续的。

二、Linux物理内存管理框架

阐述物理内存外碎片化的来龙去脉前，先得明白Linux是如何管理物理内存的?Linux内核采用的是buddy system allocation，即著名的伙伴系统分配器。

1.设计思路

伙伴系统分配器的核心思路：将系统的空闲页面分为11个块链表，每个块链表分别管理着1,2,4,8,16,32,64,128,256,512和1024个物理页帧号连续的页面。每个页面大小为4K bytes，buddy管理的块大小范围从4K bytes到4M bytes，以2的倍数递增。