虚拟内存总结

原因

在以前的物理内存中，多个进程共享物理内存，所以要对每个进程进行分配，因此每个进程的可用物理内存就比较小，并且可能会相互影响。
有了虚拟内存之后
1、每个进程有了不依赖物理内存的虚拟地址内存，这个空间比可用的物理内存大的多
2、使得每个进程的虚拟地址空间是私有的、独立的，与其他进程的虚拟地址空间相互隔离，这就解决了多进程之间地址冲突的问题

局部性原理

1. 时间局部性：被访问过一次的内存地址很可能在不远的将来会被再次访问

2. 空间局部性：如果一个内存地址被访问过，那么与他临近的地址在不远的将来也很可能会被访问

虚拟内存地址翻译过程
1、每个CPU都有一个页目录基址寄存器，记录最高级页表的物理基地址。
2、1个进程就有1个页目录表，每个页目录表由1024个页目录项组成，每个页目录项（PDE）都对应一张页表，每个页表又由1024个页表项组成，虚拟地址空间中的每个虚拟页在页表中都有一个PTE与之对应
一个页目录可以映射的大小为：102410244KB
32位操作系统 前10位代表页目录中的位置，中间10位代表页表中的位置，后面12位代表偏移值

缓存

虚拟地址并不是一开始就分配好的（有专门的标志位），而是需要用到的时候才进行分配，有未分配、分配但未映射、正常页面三个状态，只有在程序调用malloc等内存获取接口时才会进行分配，要进行读写时，发现未映射的话会出发缺页异常，然后进行映射，映射完成后会变成正常页面
未了加快翻译速度，通常通过快表来进行缓存，先到缓存中取，没有的话再去内存中取映射关系，拿到映射关系后MMU再通过物理内存获取数据

虚拟地址是连续的，但是他们他们映射的物理没存没必要是连续的
当进程切换的时候，对应的缓存中的数据也就没有用了，因为任意时刻只能有一个进程在跑，这就是切换进程的消耗比较大的原因之一

页面换入换出

1. 由于程序运行符合局部性原理，对于那些没有被经常使用的内存，可以将他们换出到内存之外，比如磁盘的swap分区

2. 当物理内存足够时，操作系统会让尽可能多的页驻留在物理内存中，因为将内存中的数据写入磁盘是非常耗时的操作