Linux kernel组织管理物理内存的方式是buddy system（伙伴系统），而物理内存碎片正式buddy system的弱点之一，为了预防以及解决碎片问题，kernel采取了一些实用技术，这里将对这些技术进行总结归纳。
1 低内存时整合碎片从buddy申请内存页，如果找不到合适的页，则会进行两步调整内存的工作，compact和reclaim。前者是为了整合碎片，以得到更大的连续内存；后者是回收不一定必须占用内存的缓冲内存。这里重点了解comact，整个流程大致如下：
__alloc_pages_nodemask -> __alloc_pages_slowpath -> __alloc_pages_direct_compact -> try_to_compact_pages -> compact_zone_order -> compact_zone -> isolate_migratepages -> migrate_pages -> release_freepages并不是所有申请不到内存的场景都会compact，首先要满足order大于0，并且gfp_mask携带__GFP_FS和__GFP_IO；另外，需要zone的剩余内存情况满足一定条件，kernel称之为“碎片指数”（fragmentation index），这个值在0~1000之间，默认碎片指数大于500时才能进行compact，可以通过proc文件extfrag_threshold来调整这个默认值。fragmentation index通过fragmentation_index函数来计算：
/* * Index is between 0 and 1000 * * 0 => allocation would fail due to lack of memory * 1000 => allocation would fail due to fragmentation */ return 1000 - div_u64( (1000+(div_u64(info->free_pages * 1000ULL, requested))), info->free_blocks_total)在整合内存碎片的过程中，碎片页只会在本zone的内部移动，将位于zone低地址的页尽量移到zone的末端。申请新的页面位置通过compaction_alloc函数实现。
移动过程又分为同步和异步，内存申请失败后第一次compact将会使用异步，后续reclaim之后将会使用同步。同步过程只移动当面未被使用的页，异步过程将遍历并等待所有MOVABLE的页使用完成后进行移动。
2 按可移动性组织页按照可移动性将内存页分为以下三个类型：
UNMOVABLE：在内存中位置固定，不能随意移动。kernel分配的内存基本属于这个类型；
RECLAIMABLE：不能移动，但可以删除回收。例如文件映射内存；
MOVABLE：可以随意移动，用户空间的内存基本属于这个类型。
申请内存时，根据可移动性，首先在指定类型的空闲页中申请内存，每个zone的空闲内存组织方式如下：
struct zone { ...... struct free_area free_area[MAX_ORDER]; ...... } struct free_area { struct list_head free_list[MIGRATE_TYPES]; unsigned long nr_free; };当在指定类型的free_area申请不到内存时，可以从备用类型挪用，挪用之后的内存就会释放到新指定的类型列表中，kernel把这个过程称为“盗用”。
备用类型优先级列表如下定义：
static int fallbacks[MIGRATE_TYPES][4] = { [MIGRATE_UNMOVABLE] = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_MOVABLE, MIGRATE_RESERVE }, [MIGRATE_RECLAIMABLE] = { MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_MOVABLE, MIGRATE_RESERVE }, #ifdef CONFIG_CMA [MIGRATE_MOVABLE] = { MIGRATE_CMA, MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE }, [MIGRATE_CMA] = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */ #else [MIGRATE_MOVABLE] = { MIGRATE_RECLAIMABLE, MIGRATE_UNMOVABLE, MIGRATE_RESERVE }, #endif [MIGRATE_RESERVE] = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */ #ifdef CONFIG_MEMORY_ISOLATION [MIGRATE_ISOLATE] = { MIGRATE_RESERVE }, /* Never used */ #endif };值得注意的是并不是所有场景都适合按可移动性组织页，当内存大小不足以分配到各种类型时，就不适合启用可移动性。有个全局变量来表示是否启用，在内存初始化时设置：
void __ref build_all_zonelists(pg_data_t *pgdat, struct zone *zone) { ...... if (vm_total_pages < (pageblock_nr_pages * MIGRATE_TYPES)) page_group_by_mobility_disabled = 1; else page_group_by_mobility_disabled = 0; ...... }如果page_group_by_mobility_disabled，则所有内存都是不可移动的。其中有个参数决定了每个内存区域至少拥有的页，pageblock_nr_pages，它的定义如下：
#define pageblock_order HUGETLB_PAGE_ORDER #else /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */ /* If huge pages are not used, group by MAX_ORDER_NR_PAGES */ #define pageblock_order (MAX_ORDER-1) #endif /* CONFIG_HUGETLB_PAGE */ #define pageblock_nr_pages (1UL << pageblock_order)