虛擬內(nèi)存是什么?

虛擬內(nèi)存是計算機操作系統(tǒng)中的一種技術，它將每個進程的內(nèi)存空間劃分成若干個固定大小的頁，并通過頁面映射技術將這些頁與物理內(nèi)存或磁盤上的頁面文件進行交換

虛擬內(nèi)存能干什么?

1. 擴展了實際物理內(nèi)存容量：虛擬內(nèi)存使得每個進程能夠訪問比物理內(nèi)存容量更大的內(nèi)存空間。當物理內(nèi)存不足時，虛擬內(nèi)存可以將一部分數(shù)據(jù)寫入到磁盤上的頁面文件中，并將頁面文件中的數(shù)據(jù)按需加載到物理內(nèi)存中

2. 允許多個進程同時運行：虛擬內(nèi)存讓每個進程都有獨立的虛擬地址空間，使得多個進程可以同時運行而不會相互干擾。每個進程都可以認為自己是獨占的擁有全部虛擬內(nèi)存空間

3. 簡化程序的內(nèi)存管理：虛擬內(nèi)存通過將進程的內(nèi)存空間劃分為頁，并提供了對這些頁面的映射、保護和權限控制等機制，簡化了程序的內(nèi)存管理。進程可以通過訪問虛擬地址空間來進行內(nèi)存操作，而無需關心具體的物理存儲位置

4. 提高內(nèi)存訪問效率：虛擬內(nèi)存通過頁面映射技術將磁盤上的頁面文件與物理內(nèi)存進行交換，使得訪問磁盤的開銷相對較低。此外，虛擬內(nèi)存還使用了頁面置換算法，將最常訪問的頁面保留在物理內(nèi)存中，提高了內(nèi)存訪問的速度

虛擬內(nèi)存怎么實現(xiàn)?

1. 虛擬內(nèi)存地址空間劃分：操作系統(tǒng)將虛擬內(nèi)存空間分為固定大小的頁面（通常為4KB）。每個進程都有自己的虛擬地址空間，它是連續(xù)且相同大小的頁面的集合

2. 頁面映射：操作系統(tǒng)負責將虛擬地址映射到物理地址。通過頁表，虛擬地址被轉換為對應的物理地址。當進程訪問虛擬內(nèi)存中的一個頁面時，操作系統(tǒng)會根據(jù)頁表查找該頁面對應的物理地址

4. 頁面置換：當物理內(nèi)存不足時，操作系統(tǒng)需要將部分頁面從內(nèi)存中置換到硬盤上的頁面文件中。選擇被置換的頁面通常使用一些頁面置換算法來決定，如FIFO、LRU等。被置換的頁面需要寫回到磁盤，并在需要時進行頁面加載

5. 頁面加載：當需要訪問被置換出去的頁面時，操作系統(tǒng)將其從硬盤加載到物理內(nèi)存中。這包括從頁面文件中讀取頁面數(shù)據(jù)，并更新頁表以反映頁面的物理內(nèi)存位置

6. 內(nèi)存分配和回收：操作系統(tǒng)負責管理物理內(nèi)存的分配和回收。當進程申請內(nèi)存時，操作系統(tǒng)會為其分配一些物理頁面，并更新頁表以映射到對應的虛擬地址。當進程釋放內(nèi)存時，操作系統(tǒng)會將相應的物理內(nèi)存頁面標記為可用