虚拟内存

Posted 2020-11-20 coderht

在一个系统中，进程与其他进程是共享cpu和内存的。如果一个进程不小心写了另一个进程所使用的内存，那么可能会引起令人迷惑的错误。为了更加有效的管理内存并减少出错，现代系统提出了虚拟内存的概念。虚拟内存是硬件异常、硬件地址翻译、主存、磁盘和内核的完美交互，为每个进程提供了一个等同的私有的地址空间。

那么是怎么通过虚拟内存来进行内存管理的呢？总的来说就是一个地址的转换工作：将虚拟地址转换为物理地址。概念上而言，虚拟内存是被组织在磁盘上的N个连续的字节单元。为了更好的进行内存管理，将内存看成磁盘的一个缓存，将虚拟内存分割成块，每块大小相同，并且物理内存也进行相应的分割，每个小块成为一页，即虚拟页、物理页。同时提出了页表的概念来方便管理。页表存放在物理内存中，每个进程有单独的页表。如图索示，每个进程的页表位置可以有页表基址寄存器（PTBR）得到，由虚拟地址的虚拟页号可以得到相应页表条目（PTE），从而可以得到对应的物理页号，物理页号加上虚拟页偏移量就是所求的物理地址。当然，有可能引起缺页，此时会引发一个缺页异常。值得说明的是，页面命中完全是由硬件来处理的，缺页异常则要求硬件和内核协作完成。