Linux 虚拟内存机制

1. 虚拟内存概念

1、每个进程有一个独立的4G内存空间，每个进程内存空间都具有类似的结构
2、每当一个新进程建立时，会建立一个自己的内存空间，将进程的数据，代码从磁盘拷贝到改内存空间，这些信息会记录在task_struct链表中。
3、每个进程对应的空间都和磁盘的空间是映射的。

4、每个进程的4G空间只是虚拟内存空间，每次访问时都要翻译为真实的物理地址
5、所有进程共享一个物理内存，每个进程只把自己当前需要的虚拟地址空间映射并存到物理内存
6、进程要知道哪些地址在物理内存上，哪些不在，在物理内存的哪一个地方，需要用页表来记录
7、当进程访问某个虚拟地址，去看页表，发现不在物理内存中，则发生缺页异常
8、缺页异常就是把需要的数据从磁盘拷贝到物理内存，如果内存满了就找一个页覆盖

补充理解:
虚拟内存起初都是映射到磁盘空间（mmap），并由页表记录映射位置，当访问到某个地址的时候，查看页表发现不在物理内存，就通过缺页异常，将数据从磁盘拷贝到物理内存，如果没有空闲内存，则牺牲页面，替换其他页面。

2. 虚拟内存优点

1、每个进程空间内存地址固定
2、不同进程使用同一份代码，比如库文件，物理内存保存一份，虚拟内存映射过去就可以了，节省内存
3、程序分配内存时，只需在虚拟内存连续分配空间，无需实际内存的连续空间，可以利用碎片

3. 虚拟内存管理方式

linux系统有两种方法进行内存管理，“调页算法”和“交换技术”
调页算法：
将内存不经常使用的页面换到磁盘，常用的页面(活动页面)保留在内存

交换技术：
系统将整个进程，而不是部分页面，全部换到磁盘