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伙伴系统以页面为单位来管理内存，内存碎片也是基于页面的，即由大量离散且不连续的页面组成的。从内核角度来看，出现内存碎片不是好事情，有些情况下物理设备需要大段的连续的物理内存，如果内核无法满足，则会发生内核错误。对于内存碎片化，需要重新规整一下，因此本节叫作内存规整，一些文献中称其为内存紧凑，它是为了解决内核碎片化而出现的一个功能。 内核中去碎片化的基本原理是按照页面的可移动性将页面分组。迁移内核本身使用的物理内存的实现难度和复杂度都很大，因此目前的内核不迁移内核本身使用的物理页面。对于用户进程使用的页面，实际上通过用户页表的映射来访问。用户页表可以移动和修改映射关系，不会影响用户进程，因此内存规整是基于页面迁移实现的。

　内存规整的基本原理

系统长时间运行后，页面变得越来越分散，分配一大块连续的物理内存变得越来越难，但有时系统就是需要一大块连续的物理内存，这就是内存碎片化（memory fragmentation）带来的问题。内存碎片化是操作系统内存管理的一大难题，系统运行时间越长，则内存碎片化越严重，最直接的影响就是分配大块内存失败。 在Linux 2.6.24内核中集成了社区专家Mel Gorman的Anti-fragmentation补丁，其核心思想是把内存页面按照可移动、可回收、不可移动等特性进行分类。可移动的页面通常是指用户态程序分配的内存，移动这些页面仅仅需要修改页表映射关系，代价很低；可回收的页面是指不可以移动但可以释放的页面。按照这些类型分类页面后，就容易释放出大块的连续物理内存。 内存规整机制归纳起来也比较简单，如图5.17所示。有两个方向的扫描者：一个从zone头部向zone尾部方向扫描，查找哪些页面是可以迁移的；另一个从zone尾部向zone头部方面扫描，查找哪些页面是空闲页面。当这两个扫描者在zone中间碰头或者已经满足分配大块内存的需求时（能分配出所需要的大块内存并且满足最低的水位要求），就可以退出扫描了。内存规整机制除了人为地主动触发以外，一般在分配大块内存失败时使用。首先使用内存规整机制尝试整理出大块连续的物理内存，然后才使用直接页面回收机制。这好比旅行时若发现购买了太多的东西，那么我们通常会重新规整行李箱，看是否能腾出空间来。

触发内存规整

Linux内核中触发内存规整有3个途径。 手动触发。通过写1到/proc/sys/vm/compact_memory节点，会手动触发内存规整。它会扫描系统中所有的内存节点上的zone，对每个zone都会做一次内存规整。 kcompactd内核线程。和页面回收kswapd内核线程一样，每个内存节点会创建一个kcompactd内核线程，名称为“kcompactd0”“kcompactd1”等。 直接内存规整。和页面回收一样，当页面分配器发现在低水位情况下无法满足页面分配时，会进入慢速路径。在慢速路径里，除了唤醒kswapd内核线程外，还会调用函数__alloc_pages_direct_compact()，尝试整合出一大块空闲内存。