添加 Heap dealloc free-list scan benchmark

[Pan-Peach]

概要

这个 PR 为 Heap 添加了一个 Criterion benchmark，用来构造一种碎片化场景：在释放内存时，dealloc 需要在较长的 free list 中查找 buddy block。

这个 PR 只添加 benchmark，不修改 allocator 的任何行为。

背景

我在把 buddy_system_allocator::Heap 用作内核堆分配器时，遇到过一种 workload：大量重复的分配和释放会让某些 size class 的 free list 变长。

当前 Heap::dealloc 的逻辑会先计算 buddy 地址，但随后仍然需要遍历 free_list[current_class]，确认对应的 buddy block 是否处于空闲状态。在碎片化比较明显的场景下，释放路径的开销会受到 free list 长度影响。

这个 benchmark 的目的，是在本仓库内提供一个尽量小的可复现场景，方便后续评估相关优化。

本地测试结果

我在本地运行：

cargo bench --bench heap_dealloc_scan

得到结果如下：

Case	Time
100_pairs	24.4 µs
500_pairs	1.43 ms
1000_pairs	5.93 ms
2000_pairs	25.1 ms
5000_pairs	217 ms

较大的 case 是有意保留的压力场景，主要用于观察当 benchmark 构造出较长 free list 后，释放路径成本随之增长的趋势。可以看到性能的退化还是较为明显的，并且在我们内核的实践上，发现这样程度的退化对性能的影响较为显著

benchmark 做了什么

这个 benchmark 大致会：

1. 初始化一个独立的 Heap；

2. 分配大量相同大小的块；

3. 按特定模式释放其中一部分块，让某个 size class 的 free list 变长；

4. 再释放另一部分块，触发 dealloc 中的 buddy lookup 路径。

benchmark 直接使用 Heap，没有使用 LockedHeap，这样可以尽量排除锁开销，更专注于 allocator 本身的行为。

后续想法

如果这个 benchmark 被认为有价值，我后续想继续探索一个可选的 metadata-backed heap 实现。

大致思路是参考页分配器中常见的做法：不要只把 free list 当作唯一的状态来源，而是为被管理的 block 维护显式 metadata，记录 block 的状态和 order。这样在 dealloc 时，可以通过 buddy 地址直接判断 buddy block 是否空闲，而不必线性扫描当前 order 的 free list。

后续可能的实现方向：

• 默认保持现有 Heap / LockedHeap 行为不变；

• 新增一个可选 feature，或者新增一个 metadata-backed heap 类型；

• 显式记录 block 的状态和 order；

• 使用 per-order free area，并支持 O(1) unlink；

• 尽量复用现有 heap 测试，验证新实现和现有行为的一致性；

• 用这个 benchmark 对比优化前后的表现。

我还不确定这个方向是否适合本项目，所以希望先通过这个 benchmark PR 收集一下维护者的意见，再决定是否继续实现。

[Copilot]

Pull request overview

This PR adds a new Criterion benchmark to reproduce and measure buddy_system_allocator::Heap::dealloc’s free-list buddy-lookup scan cost under a deliberately fragmented workload, enabling future optimization work to be evaluated against a stable in-repo scenario.

Changes:

• Register a new heap_dealloc_scan benchmark target in Cargo.toml.
• Add benches/heap_dealloc_scan.rs, which constructs a long free_list[6] and measures dealloc scaling across multiple pair counts.
• Minor benchmark-related cleanups to the existing memory_allocator_benchmark and .gitignore.

Reviewed changes

Copilot reviewed 3 out of 4 changed files in this pull request and generated 2 comments.

File	Description
Cargo.toml	Adds the new heap_dealloc_scan Criterion bench target.
benches/memory_allocator_benchmark.rs	Updates benchmark harness usage (rand API / black_box / ctor init details).
benches/heap_dealloc_scan.rs	Introduces the new benchmark that stresses Heap::dealloc free-list scanning behavior.
.gitignore	Adds ignores for additional local artifacts.

---

💡 Add Copilot custom instructions for smarter, more guided reviews. Learn how to get started.

[jiegec]

benchmark 是可以加，不过本项目不考虑对分配算法进行优化，主要还是教科书上算法的直接实现，用于教学目的。

[Pan-Peach]

明白了，感谢review,那这个pr只加benchmark可以吗，优化部分的工作我们自己fork下来做

[Pan-Peach]

修好了,请review