本文是對操作系統概念（第七版）——虛擬內存的學習總結，不足之處，歡迎批評指正。
1、虛擬內存的理解：
先將部分程序導入內存，執行完成後導入下一部分程序，給我們的感覺是內存變大了，實際上物理內存的大小並未發生變化。
虛擬內存的優點：
（1）將邏輯內存和物理內存分開。
（2）虛擬內存允許文件和內存通過共享頁而爲兩個或多個進程所共享。
2、按需調頁
按需調頁：顧名思義，在需要時才調入相應的頁。
支持按需調頁的硬件：
（1）頁表：該表能夠通過有效-無效爲或保護位的特定值，將條目設爲無效。
（2）次級存儲器（交換空間，通常爲快速磁盤）
3、寫時複製
這種技術允許父進程與子進程開始時共享共享同一個頁面，這些頁面被標記爲爲寫時複製頁，即如果任何一個進程需要對頁進行寫操作，那麼就創建一個共享頁的副本。
4、頁面置換（重要）
頁置換採用如下方法：如果沒有空閒幀，那麼就查找當前沒有使用的幀，將其釋放。
（1）查找所需頁在磁盤上的位置
（2）查找一個空閒幀
a，如果有空閒幀，那麼就使用它，
b，如果沒有，使用頁置換算法選擇一個犧牲幀
c，將犧牲幀的內容寫到磁盤上，改變頁表和幀表
（3）將所需頁讀入空閒幀，改變頁表和幀表
（4）重新啓動程序。
常見的頁置換算法
（I）FIFO頁置換
最先進入的頁被置換。
需要注意的是FIFO頁置換會有一種特殊現象——Belady異常：對有的頁置換算法，頁錯誤率可能隨着所分配的幀數的增加而增加。FIFO可能就出現這種現象。
（II）最優頁置換opt
置換最長時間不會使用的頁，即能預知將來的情況。但是將來的情況我們無法預知，因此這種算法難以實現。
（III）LRU頁置換（最近最少使用算法least-recently-used algorithm）
FIFO使用的是頁調入內存的時間，OPT使用的是將來的時間。
LRU置換爲每個頁關聯上上一次使用的時間，當必須置換一頁時，LRU選擇最長時間沒有使用的頁。
最優置換和LRU置換都沒有Belady算法（證明略）
（IIII）近似LRU頁置換
頁表中的每一項都關聯一個引用位，每當引用一個頁時，相應的位就被置位。因此我們雖然不知道引用順序，但是我們知道哪些頁被引用，哪些未被引用。近似LRU算法又有一下三種方法：
（a）附加引用位算法
通過在規定時間間隔裏記錄引用位。
0000000,11111111，上述兩個字節分別表示在8個週期內從未被引用和一直被引用的情況。因此值最小，就是應該置換的頁。
（b）二次機會算法
這種算法只有引用位本身，沒有歷史位，因此只有一位。當要選擇一個頁時，檢查引用位，如爲0，直接置換，如爲1，則給該頁二次機會，同時清0，尋找下一個0位置，所以而二次機會算法的基本算法是FIFO算法。
（c）增強型二次機會算法
通過將引用爲和修改位作爲一對有序位來考慮。
（0,0）——最近未使用且未修改過
（0,1）——最近未使用但修改過
（1,0)——最近使用但爲修改過
（1,1）——使用且修改過
（IIIII）基於計數器的頁置換
爲每一個頁保留一個用於記錄其引用次數的計數器，因而可以形成以下兩種方案：
最不經常使用頁置換算法（LFU）——置換出引用次數最小的頁
最常使用頁置換算法（MFU）——認爲最小次數的頁可能剛剛調入，且還沒有使用。
（IIIIII）頁緩衝算法
系統保留一個空閒幀緩衝池，當出現頁錯誤時，會選擇犧牲幀，但是犧牲幀寫出之前，所需要的頁就從緩衝池中讀到空閒內存。這樣加速了重啓。
5、幀分配
研究問題：如何在各個進程之間分配一定的空閒內存？
由於性能原因，必須有足夠的幀來容納所有單個指令所引用的頁，因此有一個幀的最小數量的限制。幀的最小數量是有計算機體系結構決定的，而最大數量是由物理內存決定的。
（1）分配算法
平均分配，比例分配（比例可以根據進程大小或者優先級等來計算）
（2）全局分配和局部分配
全局分配：允許一個進程從所有幀集合中選擇一個置換幀
局部分配：每個進程只能從自己的分配幀中選擇置換。
6、系統顛簸
頻繁的頁調度操作
原因：當多道程序的程度增加到一定時，會引起顛簸
7.內核內存的分配
內核內存分配的特殊性：
（1）內核需要爲不同大小的數據結構分配內存，因此必須謹慎分配內存。
（2）有的硬件需要直接和物理內存打交道，因此需要內存常駐在連續的物理頁中。
以上兩個特殊性是的內核內存的分配通常是從空閒池中獲取，，而不是從內存鏈表中獲取。
常見的內核內存分配有兩種方法：
（i）Buddy系統分配
內存按2的冪的大小進行分配，如果請求大小大於當前2的冪內存，那麼調整到下一個2的冪。
（II）slab分配
slab是由一個或多個物理上連續的頁組成。高速緩衝cache含有一個或者多個slab，每個內核數據結構都含有一個cache，每個cache含有內核數據結構的對象實例。
優點：
（1）沒有因碎片引起的內存浪費。因爲每個數據結構都有一個cache，每個cache都有若干個slab組成，而每個slab又分爲若干個和對象大小相同的部分。
（2）內存請求可以快速滿足。
