深入理解计算机系统chapter9

从概念上来讲：虚拟存储器被组织为一个存放在磁盘上的N个连续的字节大小的单元组成的数组。

磁盘上数组的内容被缓存到主存中

1. 读写内存的安全性

物理内存本身是不限制访问的，任何地址都可以读写，而操作系统要求不同的页面具有不同的访问权限，这是利用CPU模式和MMU的内存保护机制实现的。例如，Text Segment被只读保护起来，防止被错误的指令意外改写，内核地址空间也被保护起来，防止在用户模式下执行错误的指令意外改写内核数据。这样，执行错误指令或恶意代码的破坏能力受到了限制，顶多使当前进程因段错误终止，而不会影响整个系统的稳定性。

　　
　　2,虚拟内存管理最主要的作用是让每个进程有独立的地址空间(进程间的安全)
　　
　　所谓独立的地址空间是指，不同进程中的同一个VA被MMU映射到不同的PA,并且在某一个进程中访问任何地址都不可能访问到另外一个进程的数据，这样使得任何一个进程由于执行错误指令或恶意代码导致的非法内存访问都不会意外改写其它进程的数据，不会影响其它进程的运行，从而保证整个系统的稳定性。另一方面，每个进程都认为自己独占整个虚拟地址空间，这样链接器和加载器的实现会比较容易，不必考虑各进程的地址范围是否冲突。
　　
　　现在我们也可以理解为什么共享库必须是位置无关代码了。比如libc,不同的进程虽然共享libc所在的物理页面，但这些物理页面被映射到各进程的虚拟地址空间时却位于不同的地址，所以要求libc的代码不管加载到什么地址都能正确执行。
　　
　　3,VA到PA的映射会给分配和释放内存带来方便
　　
　　物理地址不连续的几块内存可以映射成虚拟地址连续的一块内存。比如要用malloc分配一块很大的内存空间，虽然有足够多的空闲物理内存，却没有足够大的连续空闲内存，这时就可以分配多个不连续的物理页面而映射到连续的虚拟地址范围。
　　
　　4,一个系统如果同时运行着很多进程，为各进程分配的内存之和可能会大于实际可用的物理内存，虚拟内存管理使得这种情况下各进程仍然能够正常运行
　　

　　因为各进程分配的只不过是虚拟内存的页面，这些页面的数据可以映射到物理页面，也可以临时保存到磁盘上而不占用物理页面，在磁盘上临时保存虚拟内存页面的可能是一个磁盘分区，也可能是一个磁盘文件，称为交换设备（Swap
Device）。当物理内存不够用时，将一些不常用的物理页面中的数据临时保存到交换设备，然后这个物理页面就认为是空闲的了，可以重新分配给进程使用，这个过程称为换出（Pageout）。如果进程要用到被换出的页面，就从交换设备再加载回物理内存，这称为换入（Pagein）。换出和换入操作统称为换页（Paging）

 为了对齐