虚拟内存、物理内存

虚拟内存和物理内存的联系和区别

对于32位的机器,每个进程都认为自己有4G的内存空间,但是实际上虚拟内存对于的物理内存可能只有一点。

进程得到的4G的虚拟内存是连续的地址空间,但是实际上,它是被分割成多个物理内存碎片,还有一些部分存储在外部磁盘存储器中,需要的时候进行数据交换。

进程访问一个地址可能会经历的过程:

  1. 每次访问一个地址,首先要把地址翻译成实际的物理内存地址
  2. 所有的进程共享一块物理内存,每个进程只把目前需要的虚拟内存映射到物理内存上。
  3. 进程需要知道哪些地址空间的数据在物理内存上,哪些在磁盘上。通过页表来记录。
  4. 页表每个表项分为两个部分,第一部分记录是否在物理内存上,第二部分记录在物理内存的的地址。
  5. 当进程访问某个地址的时候,先会去看页表,如果数据不在物理内存上,就会发生缺页异常。
  6. 缺页异常的处理过程是,操作系统阻塞该进程,从硬盘中换入对应的也到内存里,然后该进程就绪,如果内存满了,就找一个页覆盖。怎么覆盖就需要看操作系统的页面置换算法。

在这里插入图片描述

总结

当每个进程创建的时候都分配的4G的虚拟内存,当进程还没有开始运行的时候,程序的代码段和数据段实际上都放在磁盘中,此时是虚拟内存和磁盘文件之间的映射关系叫做存储器映射。
当进程开始运行的时候,进程去寻找页表,页表中的地址不在物理内存上,因此就会发生缺页异常,就会从磁盘拷贝数据按照页面置换算法,拷贝数据同时置换对应的页面。

在malloc中我们知道操作系统只是分配的虚拟内存给进程。

优点

  1. 既然每个进程的内存空间都是一致而且固定的(32位平台下都是4G),所以链接器在链接可执行文件时,可以设定内存地址,而不用去管这些数据最终实际内存地址,这交给内核来完成映射关系
  2. 不同进程使用同一段代码的时候,比如库文件代码,就可以在屋里内存中只存储一份这样的代码,只要设置映射关系即可。
  3. 程序分配连续空间的时候,只要在虚拟空间中分配连续的内存,物理空间上可以用碎片化的内存来进行分配。这样可以有效的利用物理内存空间,减小内存碎片的产生。
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