一 为什么需求运用虚拟内存
咱们都知道，进程需求运用的代码和数据都放在内存中，比放在外存中要快许多。问题是内存空间太小了，不能满意进程的需求，并且现在都是多进程，状况愈加糟糕。所以提出了虚拟内存，使得每个进程用于3G的独立用户内存空间和同享的1G内核内存空间。（每个进程都有自己的页表，才使得3G用户空间的独立）这样进程运转的速度必定很快了。并且虚拟内存机制还处理了内存碎片和内存不接连的问题。为什么能够在有限的物理内存上到达这样的作用呢？
二 虚拟内存的完成机制
首要呢，提一个概念，交流空间（swap space），这个咱们应该不生疏，在重装体系的时分，会让你挑选磁盘分区，就比方说一个硬盘分几个部分去办理。其间就会分一部分磁盘空间用作交流，叫做swap space。其实便是一段暂时存储空间，内存不够用的时分就用它了，尽管它也在磁盘中，但省去了许多的查找时间啊。当发生进程切换的时分，内存与交流空间就要发生数据交流一满意需求。所以啊，进程的切换耗费是很大的，这也说明晰为什么自旋锁比信号量效率高的原因。
那么咱们的程序里请求的内存的时分，linux内核其实只分配一个虚拟内存（ 线性地址），并没有分配实践的物理内存。只要当程序真实运用这块内存时，才会分配物理内存。这就叫做推迟分配和请页机制。开释内存时，先开释线性区对应的物理内存，然后开释线性区；”请页机制”将物理内存的分配拖延了，这样是充分利用了程序的局部性本来，节省内存空间，进步体系吞吐；便是说一个函数或许只在物理内存中呆了一会，用完了就被铲除出去了，尽管在虚拟地址空间还在。（不过虚拟地址空间不是事实上的存储，所以只能说这个函数占有了一段虚拟地址空间，当你拜访这段地址时，就会发生缺页处理，从交流区把对应的代码搬到物理内存上来）
三 物理内存与虚拟内存的布局
左面是物理地址分配，与实践的CPU相关。4KB的这些都是一些控制器所占有，比方lcdc sd卡，他们的寄存器地址便是这样定死的。可是呢，咱们要拜访这些寄存器的时分，仍是不能直接用，要运用内存办理的规矩，运用虚拟地址去拜访它，所以在驱动等内核程序中需求运用虚拟地址拜访寄存器。假如有人直接运用物理地址拜访寄存器，那么仅有的解说便是没有开mmu。不过这样你的进程就没有4G内存能够用了。
物理地址散布：
这是偷的他人的图啦，物理地址有896M直接映射到虚拟地址的内存空间，这是一一对应的映射，只要开始地址不相同，偏移是相同的。这个巨细大多是固定的，哪怕你的内存超越一个G，太小了就别的说了。留意：用户区的代码也是放在这段物理地址里边的，便是说物理地址能够进行二次映射。但不管怎么样，这段物理地址都是受内核办理。当你内存很大的时分，超越896M时，剩下的那些内存怎么办呢？这多出来的叫做高端内存，假如你运用vmalloc请求空间，就会在高端内存中分配，假如你运用kmalloc请求空间，就会在小于896的内存中分配。所以仍是很考究的啊！！假如你的程序需求运用高端内存，就要调用内核API来分配，所以高端内存并不是想用就能用的哦。不过经过体系把一些运用常住在高端内存到是个好留意。不过条件是你的内存灰常大啊。
为什么要这样做呢？先看看这里边放些什么？
虚拟地址散布：
关于0-3G用户空间内存的散布：
谈到段式散布，就要说说逻辑地址，线性地址与物理地址的联系：
linux经过段机制把逻辑地址转换为虚拟地址（便是线性地址），再经过页机制把虚拟地址转换为物理地址。所谓分段便是基址不同，偏移相同，比方说32位，一般程序里边都不会运用这么多的位，能够把前12位用作基址，后20位用作偏移，这样在特定段就能够只运用偏移寻址了。寻址很便利，不过linux页基址做的更好。
最终呢再说几个点：
1 线性地址空间：指linux体系中的虚拟地址空间。
2 cpu寻址是归于物理地址。所以在运用cpu寻址前要把地址转换好。
3 物理内存中的高端内存是DDR减去896M后多出来的那一段。虚拟地址里边的高端内存是指用于映射高端内存的虚拟地址空间。不过高端内存被映射到用户空间，那便是别的一回事了吧。
4 内核空间是能够拜访用户空间的，等级高便是好啊。不过不是经过虚拟地址直接拜访的。
