操作系统或系统管理员预先将内存划分成若干个分区，这些分区在系统运行过程中保持不变。分配内存时，系统会找一个空闲且足够大的分区来满足申请者的需求。如果没有合适的分区，系统可以选择让申请者等待，或者将某个分区的内容换出以腾出空间。这种分配方式可能出现内部碎片，并且限制了对于大内存的需求。 为了减少内部碎片，静态分区可以固定分配特定大小的分区，但这也可能导致不公平的等待现象，以及可能出现较大的内部碎片。最佳适应分配法则试图找到最合适的分区来满足需求，这灵活性较高，但可能导致较大的内部碎片。 静态分区法的内存利用率较低，会产生内部碎片，而且分区的尺寸和数量难以确定。与之相对的是动态分区，它不预先确定分区的大小和数量，而是在实际分配内存时进行分区。这种方法可以减少内部碎片，但也可能导致外部碎片。 伙伴系统是动态分区的一种改进，它将内存分区的大小限定为2的k次幂字节，并平分这些分区，使得分割和合并更加容易，从而减少外部碎片。伙伴系统比静态分区更灵活，不受分区尺寸和数量的限制，同时也比动态分区更规范，不易出现外部碎片。 Linux、Windows、Ucore等操作系统都采用伙伴系统来管理物理内存。伙伴系统将最小尺寸定为1页（4KB），最大尺寸定为1024页。在Linux和Windows中，伙伴系统的最小尺寸也是1页。 在伙伴系统中，内存对象的分配和回收是通过Cache和Slab来管理的。Slab是一种内存分配器，它向伙伴系统申请大页块，然后将其划分成小对象分配出去。当回收这些小对象时，它们可以组合成大的页块并还给伙伴系统。Slab算法可以有效地管理小内存对象的分配和回收，减少内部碎片，并提供更快的分配速度。 Slab算法的管理结构包括Cache管理结构和Slab管理结构。Cache管理结构负责创建和销毁Slab，而Slab管理结构则负责内存对象的分配和释放。每个Cache可以管理多个Slab，它们可以被组织成不同的队列，如全满的、不满的、部分满的、完全满的和完全空闲的队列。 在Slab系统中，内存对象的分配和释放可以通过位图或队列来实现。早期的Linux系统中，每个内存对象尾部都加入一个指针来串联空闲对象，但现在这种方法已经被改进，通过数组和链表来管理空闲对象。 Slab系统还可以通过调整对象的尺寸和页块的大小来减少碎片。例如，如果对象的尺寸与处理器的缓存行大小对齐，可以提高缓存效率。在划分页块时，Slab系统会尽量减少外部碎片。 在Linux中，对象的分配可以通过kmalloc函数实现，而释放则通过kfree函数实现。这些函数会根据对象的大小确定Cache，并从Cache中分配或释放内存对象。