虚拟内存
操作系统设计了虚拟内存，每个进程都有自己的独立的虚拟内存。
虚拟内存的好处
- 进程的运行内存摆脱物理内存的限制：程序运行符合局部性原理，
CPU访问内存会有很明显的重复访问的倾向性，对于那些没有被经常使用到的内存，我们可以把它换出到物理内存之外，比如硬盘上的swap区域。 - 各个进程间内存相互独立：每个进程都有自己的页表，所以每个进程的虚拟内存空间就是相互独立的，互不影响，避免进程间地址冲突问题。
- 页表项可以用于控制属性：页表项中可以设定页的读写权限，标记该页是否存在，为操作系统提供了更好的安全性。
虚拟内存定义
- 虚拟内存是一种扩展物理内存的优化方法。虚拟内存将内存以页的形式存储在硬盘中并使用缓存，模拟更大的内存容量。
- 物理内存是计算机中的实际硬件内存，由
RAM芯片组成。
虚拟内存与物理内存的区别
虚拟内存拓展了物理内存容量，并提供了更灵活的内存管理机制，但付出的代价是访问速度较慢。
- 大小：物理内存的容量是固定的，而虚拟内存的大小可以超过物理内存的容量。
- 访问速度：物理内存的访问速度较快，而虚拟内存的访问速度相对较慢，因为它需要与磁盘进行交互。
- 地址空间：物理内存使用物理地址进行访问，而虚拟内存使用虚拟地址，通过内存管理单元（
MMU）映射到物理内存。 - 管理方式：物理内存的管理相对简单，而虚拟内存的管理涉及页表和页面置换等技术。
- 可用空间：物理内存的可用空间有限，而虚拟内存可以提供更大的可用空间，因为它可以使用磁盘空间作为扩展。
内存分段
内存分页
在Linux操作系统中，非连续分区的内存分配主要依赖于分页存储管理来实现。
页表
分页就是把整个虚拟和物理内存空间切分成一段固定的大小。这样一个连续并且尺寸固定的内存空间称之为页（page）。在linux中，每个页大小为4KB。
虚拟地址和物理地址间通过页表映射。
- 页表存储在内存中，内存管理单元
mmu完成将虚拟地址转换为物理地址的工作。 - 由于内存空间都是预先划分的，不会像分段那样在段与段之间产生外部内存碎片。
- 内存分页机制分配内存的最小单位是页，可能导致出现页内出现内存浪费，导致内部内存碎片。
在分页机制下，虚拟地址分为两部分，页号和页内偏移。页号作为页表的索引，页表包含物理页每页所在物理内存的基地址，这个基地址与页内偏移的组合就形成了物理内存地址。
内存转换流程：
- 把虚拟内存地址切分为页号和偏移量。
- 根据页号，从页表中查询对应的物理页号。
- 物理页号加上偏移量就得到了物理内存地址。
段页
段页式内存管理的优点
- 灵活性：结合段式和页式的优点，既方便管理不同类型的程序和数据，又能细致地分配和利用内存。
- 保护性：通过访问权限设置，对内存进行细粒度的访问控制，增强数据安全性。
- 共享性：支持多个程序共享内存段或页，减少冗余存储，提高内存使用效率。
- 虚拟化支持：通过页表和地址转换实现虚拟地址到物理地址的映射，支持虚拟内存技术。