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虚拟内存

1.1 虚拟内存

如果在物理内存下，在同一个内存中写入两个程序是不可能的，这会导致程序崩溃，这就需要操作系统为进程分配独立的虚拟地址来进行，各个进程都有自己的地址，互不干扰，这些进程不能访问操作系统的物理内存地址，操作系统会提供一种机制来解决虚拟地址怎么落到物理内存里。

程序中用的地址都是虚拟内存地址，实际上硬件里边的空间是物理内存地址。

 虚拟内存地址是由cpu芯片中的MMU进行映射到物理内存地址

1.2 虚拟内存分配方式

1.2.1 内存分段

内存分段分成段选择子和段内偏移量

段选择子中包含段号，段号就是段表的索引，段表中存的是基地址，段的界限，特权等级。

段内偏移量，位于0与段界限之间。

虚拟内存地址是通过段表与物理地址进行映射的

内存分段的缺点：

1. 内存碎片，因为当几个进程结束之后，得到的不是连续的内存空间，系统再进行内存分配，导致有外部碎片实现，用内存交换的方式解决
2. 内存交换效率低：内部交换，交换的是占很大内存的内部程序，整个机器会显得卡顿。

内存分段的优点

1. 产生连续的内存空间

1.2.2 内存分页

        分页是将虚拟内存与物理内存空间切割成一段一段固定大小，连续且大小固定的内存空间。

        虚拟内存与物理内存通过页表来进行映射。

内存分页的缺点：

1. 虚拟内存在页表中查不到的时候会发生缺页异常，进入系统内核空间分配物理内存，更新页表，再返回进程。
2. 产生内部碎片

内存分页的步骤

        把虚拟内存地址，切分成页号和偏移量
        根据页号，从页表里面，查询对应的物理页号
        直接拿物理页号，加上前面的偏移量，就得到了物理内存地址。

Linux的内存分配

        Linux 系统主要采用了分页管理，但是由于 |ntel 处理器的发展史，Linux 系统无法避免分段管理。于是Linux 就把,所有段的基地址设为0，所有程序的地址空间都是线性地址空间(虚拟地址)，相当于屏蔽了 CPU 逻辑地址的概念，所以段只被用于访问控制和内存保护。

        Linux 系统中虚拟空间分布可分为用户态和内核态两部分，其中用户态的分布:代码段、全局变量、BSS、函数栈、堆内存、映射区。