本文深入探讨了Linux内核虚拟内存的原因、虚拟地址与物理地址的区别、工作原理及Linux中的实现。虚拟内存提供了进程地址空间隔离、权限保护，提高了内存使用效率，并通过页表进行地址翻译。在Linux中，虚拟内存通过区域area管理和多级页表实现，发生缺页异常时，内核能有效地处理。此外，内存映射机制允许进程共享或私有访问文件对象，fork函数展示了这一机制的应用。
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在早期的计算机中，是没有虚拟内存的概念的。我们要运行一个程序，会把程序全部装入内存，然后运行。
当运行多个程序时，经常会出现以下问题
一.为什么要有虚拟内存
1，进程地址空间不隔离，没有权限保护。
由于程序都是直接访问物理内存，所以一个进程可以修改其他进程的内存数据，
甚至修改内核地址空间中的数据。
2，内存使用效率低
当内存空间不足时，要将其他程序暂时拷贝到硬盘，然后将新的程序装入内存运行。
由于大量的数据装入装出，内存使用效率会十分低下。
3，程序运行的地址不确定
因为内存地址是随机分配的，所以程序运行的地址也是不确定的。
二.虚拟地址和物理地址
对于32位系统，寻址指针为4字节，对应的虚拟地址空间为0-2^32，即0-4G。
对于64位系统，寻址指针为8字节，对应的虚拟地址空间为0-2^64，即0-16G。
要注意的是，这个地址空间是虚拟的，并非实际存在的。
Linux内核把虚拟地址空间分为两部分：用户进程空间，内核进程空间。
如下入所示：
在缓存原理中，换入/换出的数据以块为最小单位。在内存管理时，页是地址空间的最小单位。
虚拟地址空间划分为多个固定大小的虚拟页(VP),物理地址空间(DRAM内存)划分为多个固定大小的物理页(PP),
虚拟页和物理页的大小是一样的，通常为4KB。
虚拟页和物理页存在着以下关系：
虚拟页和磁盘文件映射，然后缓存到物理页。
根据是否映射，是否缓存，可以将虚拟页的状态分为以下三种：
1，未映射的页
即虚拟页没有映射到磁盘文件
2，未缓存的页
虚拟页映射到了磁盘文件，但是没有缓存到物理页，也就是内存上。
3，缓存的页
虚拟页映射到了磁盘文件，并且缓存到物理页
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