【操作系统】虚拟化内存的一些机制：交换空间和存在位

        每个正在运行中的进程的地址空间（或者页）理论上都应该全部放在内存中，但如果我们的进程多到一定程度时（一般来说都是一百个往上），内存往往没有足够的容量可供每个进程都放进来，为了让尽量多的进程都能正常使用到物理内存，同时也需要保证内存的使用率/成本等达到最优，交换空间应需求而生。

一.交换空间

（1）作用

        交换空间是指在硬盘中开辟一块特定的空间，专门用于把当前没有用到的那部分地址空间存储起来。为什么要这样做？这样做可以避免多个进程同时放在内存中，影响内存的运行效率。一般建议交换空间大小约为物理内存的两倍左右。

（2）例子

        在这个例子中，可以看到一个四页的物理内存和一个八页的交换空间，三个进程（进程0、进程1 和进程2）主动共享物理内存。三个进程中都有一部分有效页在内存中，剩下的在硬盘的交换空间中。第四个进程（进程3）的所有页都被交换到硬盘上，因此很清楚它目前没有运行。有一块交换空间是空闲的。

        

二.存在位

（1）内存引用

        在认识什么是存在位之前首先需要知道什么是内存引用。总的来说，内存引用是进程在发起虚拟内存引用时，硬件（或者软件）管理的TLB系统把虚拟地址通过地址转换到物理地址，再从内存中获取所需数据。

（2）流程图

        根据内存引用，可以得出以下流程图：

                        

（3）存在位

         在以上流程图中红框标注处，操作系统是怎么知道页不在物理内存在其他地方的呢？硬件（或操作系统，在软件管理TLB 时）判断是否在内存中的方法，是通过页表项中的一个位，即存在位（present bit），如果存在位设置为1，则表示该页存在于物理内存中，并且所有内容都如上所述进行。如果存在位设置为零，则页不在内存中，而在硬盘上。