Linux虚拟内存

一、虚拟内存定义

 虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使应用程序认为它拥有连续可用的内存（一个连续完整的地址空间）。

二、其他概念

逻辑地址是指CPU所生产的的地址
物理地址支持实际内存的地址

三、虚拟内存技术的实现

虚拟内存实际是通过分页方法来实现的。
分页技术会将物理内存分为固定大小的块，称为帧。
逻辑内存也分为相同大小的块，成为页。
帧或页的小小一般是4KB，这个是由硬件决定，而分页的机制是操作系统来实现。
硬件提供了将逻辑地址转换成物理地址的功能。
页表一种数据结构，用来将虚拟地址空间映射到物理地址空间虚拟地址。
每个进程有自己的页表，页表维护在内存里，由操作系统管理。CPU通过页面基寄存器访问页表项。
CPU还提供了转换表缓存区缓存部分页表条目，以便更快地实现逻辑地址到物理地址的转换。
64位Linux采用了四级的页表技术，有效减少了页表本身的内存占用。
每级可存储512个条目，一个虚拟地址长度为9+9+9+9+12=48位。

四、虚拟内存分配

用户程序是不能直接申请物理内存的，申请的都是虚拟内存。
应用程序申请分配了某个大小的内存，并不表示实际申请了该大小的物理内存。
物理内存的分配会延迟到虚拟内存的特定页被访问时，如果该页还没分配物理内存，
才会申请分配，这个机制叫做缺页中断。

五、虚拟内存机制的有点

因为用户进程无法直接申请和访问物理内存，保证了各进程间的内存隔离，
是没办法访问到其他进程的内存的。
缺页中断机制，将实际物理内存的分配延迟到了访问时，有效节省了内存。
用户进程可以分配一块较大连续的逻辑地址空间，但实际的物理地址空间可以是不连续的。