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2024年1月13日发(作者：pcre怎么读)

Linux操作系统中的虚拟内存管理

在计算机系统中，内存是至关重要的一个组成部分。在早期计算机系统中，由于内存相对昂贵，只有极少数的程序能够同时驻留在内存中运行。为了解决这个问题，虚拟内存技术在1970年代被提出，并不断发展完善。Linux操作系统是使用虚拟内存技术的最卓越例子之一。

虚拟内存是指计算机系统中一种利用硬盘上的空间来缓存暂时未使用的内存区域的技术。虚拟内存使得某些进程可以在主存离散的物理空间上运行，但它们似乎是全部在连续的虚拟内存中运作。

在Linux操作系统中，虚拟内存是在全局空间内被管理的，它会被分成很多块，并且每一块会被对应到不同的进程空间中。这意味着，相同虚拟地址在不同进程上的含义是不同的。

在Linux下，内存的虚实映射由三个不同的层级来管理。最高层级是进程空间。每个进程都有各自的4GB地址空间，其中用户空间是进程可用的空间，内核空间是供系统调用使用的空间。其次是页面层次，在这个层次中，虚拟内存被分成大小相同的页，每页的尺寸通常为4KB。页是虚拟地址和物理页框的映射单元。

最后，页帧是物理内存空间中的单元，是与RAM的大小相同的存储区。虚拟地址空间中每个页的内容将存储在物理地址空间中的页帧中，这些页帧可以是分散的。

在Linux下，虚拟内存的管理实际上是由内核来处理的。内核维护一个内存映射表(MMU)，这个表描述了虚拟地址空间中每个部分所对应的物理内存的地址。内核使用MMU来确保每个线程只能访问属于它的内存区域，并且将某些内存区域与硬盘上的交换文件关联，以便在内存空间有限的情况下进行虚拟内存交换。

在Linux中，虚拟内存管理有三个基本的操作：分配，释放和交换。分配是指内核将一个新的虚拟地址空间与物理内存对应起来。释放是指将一个虚拟地址空间与物理内存断开。交换是指将某个部分的虚拟地址空间与硬盘上的交换文件关联起来，以便腾出物理内存空间。

在应用程序访问虚拟内存时，它会向内核发出一些调用，以请求内核为它分配一些虚拟内存。实际上，这个请求是向内核发出的系统调用。系统调用的目的是告诉内核要分配多少虚拟内存，并将需要访问这些内存的指针返回给应用程序。一旦得到了自己的虚拟地址空间，应用程序便可以使用这些地址与多个进程共享虚拟内存。

虚拟内存管理是Linux操作系统的重要组成部分。通过使用虚拟内存技术，Linux操作系统可以让多个进程共享同样的虚拟内存

空间，从而有效地利用内存资源，并且可以在内存资源不足的情况下，使用硬盘中的空间来进行虚拟内存交换。虚拟内存管理也是一个高级概念，深入理解它是一个优秀的系统管理员所必需的技能。


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