虚拟内存

虚拟内存是一种计算机内存管理技术，它允许程序使用比实际可用物理内存更大的地址空间。它可以提高系统性能，允许多个程序同时运行，并且使得程序员能够以比较简单的方式编写程序。

1.什么是虚拟内存

虚拟内存是一种抽象概念，它将进程所需要的部分数据保存在物理内存中，而将其余部分放在磁盘上。当进程需要访问被存储在磁盘上的数据时，操作系统会将其加载到物理内存中并返回给该进程。

2.虚拟内存的工作原理

虚拟内存通过在物理内存和磁盘之间建立虚拟地址映射来实现。操作系统为每个进程创建一个虚拟地址空间，该空间由连续的虚拟地址组成。这些虚拟地址映射到物理地址或磁盘上的页面，这些页面称为页面文件。

当进程需要访问一个虚拟地址时，CPU将发出一个地址转换请求，该请求由硬件转换为物理地址。如果所需页面存在于物理内存中，CPU将直接使用该地址。否则，操作系统将从磁盘上加载所需的页面并更新虚拟地址映射。

3.虚拟内存的关键问题

虚拟内存的实现涉及一些重要问题。

• 页面置换：当物理内存不足时，操作系统需要将其中一些页面移到磁盘上以为新页面腾出空间。
• 页面调度：由于在物理内存和磁盘之间传输页面会产生较大开销，因此需要一个高效的算法来决定哪些页面应该被交换到磁盘上。
• 负载控制：虚拟内存可以允许多个程序同时运行，但是这样会增加整个系统的内存负荷。因此需要一种机制来限制虚拟内存的使用，确保每个进程都能得到足够的内存。