伙伴系统（buddy system）是分离适配的一种特例，其中每个大小类都是 2 的籍。基本的思路是假设一个堆的大小为
个字，我们为每个块大小
维护一个分离空闲链表，其中
请求块大小向上舍入到最接近的 2 的幂。最开始时，只有一个大小为
个字的空闲块。
为了分配一个大小为
的块，我们找到第一个可用的、大小为
的块，其中
如果
，那么我们就完成了。否则，我们递归地二分割这个块，直到当我们进行这样的分割时，每个剩下的半块（也叫做伙伴）被放置在相应的空闲链表中。要释放一个大小为
的块，我们继续合并空闲的伙伴。当遇到一个已分配的伙伴时，我们就停止合并。
关于伙伴系统的一个关键事实是，给定地址和块的大小，很容易计算出它的伙伴的地址。例如，一个块，大小为 32 字节，地址为：
它的伙伴的地址为
换句话说，一个块的地址和它的伙伴的地址只有一位不相同。
伙伴系统分配器的主要优点是它的快速搜索和快速合并。主要缺点是要求块大小为 2 的幂可能导致显著的内部碎片。因此，伙伴系统分配器不适合通用目的的工作负载。然而，对于某些特定应用的工作负载，其中块大小预先知道是 2 的幂，伙伴系统分配器就很有吸引力了。