虛擬內(nèi)存

虛擬內(nèi)存是一種計(jì)算機(jī)內(nèi)存管理技術(shù)，它允許程序使用比實(shí)際可用物理內(nèi)存更大的地址空間。它可以提高系統(tǒng)性能，允許多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行，并且使得程序員能夠以比較簡(jiǎn)單的方式編寫(xiě)程序。

1.什么是虛擬內(nèi)存

虛擬內(nèi)存是一種抽象概念，它將進(jìn)程所需要的部分?jǐn)?shù)據(jù)保存在物理內(nèi)存中，而將其余部分放在磁盤(pán)上。當(dāng)進(jìn)程需要訪問(wèn)被存儲(chǔ)在磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)將其加載到物理內(nèi)存中并返回給該進(jìn)程。

2.虛擬內(nèi)存的工作原理

虛擬內(nèi)存通過(guò)在物理內(nèi)存和磁盤(pán)之間建立虛擬地址映射來(lái)實(shí)現(xiàn)。操作系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)虛擬地址空間，該空間由連續(xù)的虛擬地址組成。這些虛擬地址映射到物理地址或磁盤(pán)上的頁(yè)面，這些頁(yè)面稱為頁(yè)面文件。

當(dāng)進(jìn)程需要訪問(wèn)一個(gè)虛擬地址時(shí)，CPU將發(fā)出一個(gè)地址轉(zhuǎn)換請(qǐng)求，該請(qǐng)求由硬件轉(zhuǎn)換為物理地址。如果所需頁(yè)面存在于物理內(nèi)存中，CPU將直接使用該地址。否則，操作系統(tǒng)將從磁盤(pán)上加載所需的頁(yè)面并更新虛擬地址映射。

3.虛擬內(nèi)存的關(guān)鍵問(wèn)題

虛擬內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)涉及一些重要問(wèn)題。

• 頁(yè)面置換：當(dāng)物理內(nèi)存不足時(shí)，操作系統(tǒng)需要將其中一些頁(yè)面移到磁盤(pán)上以為新頁(yè)面騰出空間。
• 頁(yè)面調(diào)度：由于在物理內(nèi)存和磁盤(pán)之間傳輸頁(yè)面會(huì)產(chǎn)生較大開(kāi)銷，因此需要一個(gè)高效的算法來(lái)決定哪些頁(yè)面應(yīng)該被交換到磁盤(pán)上。
• 負(fù)載控制：虛擬內(nèi)存可以允許多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行，但是這樣會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)存負(fù)荷。因此需要一種機(jī)制來(lái)限制虛擬內(nèi)存的使用，確保每個(gè)進(jìn)程都能得到足夠的內(nèi)存。