虚拟内存页面置换算法

虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。
它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。
目前，大多数操作系统都使用了虚拟内存，如Windows家族的“虚拟内存”；Linux的“交换空间”等

虚拟地址空间

在C语言中我们称之为程序地址空间，而Linux下称之为进程虚拟地址空间。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
   
    pid_t pid = fork();
    int g_val = 10;
    if(pid < 0)
    {
   
        perror("fork");
        return 0;
    }
    else if(pid == 0)
    {
    
        //child,子进程肯定先跑完，也就是子进程先修改
        //完成之后，父进程再读取
        g_val=100;
        printf("child [%d]: [%d] : [%p]\n", getpid(), g_val, &g_val);
    }
    else
    {
    
        //parent
        sleep(3);
        printf("parent [%d]: [%d] : [%p]\n", getpid(), g_val, &g_val);
    }
    sleep(1);
    return 0;
}

运行之后我们发现变量内容不一样,所以父子进程输出的变量绝对不是同一个变量，但他们的地址值是一样的，说明，该地址绝对不是物理地址！

在Linux地址下，这种地址叫做虚拟地址，而我们在用C/C++语言所看到的地址，全部都是虚拟地址！物理地址，用户一概看不到，由OS统一管理，这块就涉及一个写时拷贝的概念。

• 写时拷贝 : 当数据发生修改的时候，才重新分配一个物理内存，并将页表当中的映射关系改掉
• 物理内存： 存储数据时需要依靠的介质
• 逻辑地址： 进程虚拟地址空间，也就是人为规定的，不能存储数据的.

页表

页表的作用是将虚拟地址映射成物理地址
页表的存储在汇编中就是 段基址 * 16 + 偏移量，段基址是页内偏移，块号是偏移量。

分页式

前提:会将虚拟地址分成一页一页的格式，会将物理内存分成一块一块的格式。

分页的原因：假设我们有一个16M大小的存储空间，因为计算机存储的时候，地址都是随机分配的，如果很不凑巧，这段空间的正中间的位置分配一个8M大小的数据，那么之后要是再存储一个5M大小的数据就会出现存不下的问题，这就造成了内存的浪费。

分页式的存储就和书差不多，把知识点都分成一页一页的，然后每一块知识点都有一个目录，可以通过目录很快的找到这一块的位置，然后在这一页中找知识点，唯一有区别的就是，在计算机中，每一块物理内存的大小都是一样的。

• 块号： 根据页号在页表中的映射去查找的块的标号
  假设虚拟地址为5000，块的大小是4096，如何计算物理地址？
• 页号 = 虚拟地址 / 块大小
• 页内偏移 = 虚拟地址 % 块的大小
• 块的起始地址 = 块号 * 大小
• 物理地址 = 块的起始地址 + 页内偏移

页号 ： 5000 / 4096 = 1
页内偏移 ：5000 % 4096 = 904
块的起始地址 ：5 * 4096
物理地址 ： 5 * 4096 +904`

分段式

将虚拟地址映射成物理地址的结构不是页表了，而是段表。它的存储是将一个数据段直接放在物理内存中。
先根据段号从段表中找到对应的段的起始地址，再通过 段内偏移 + 段的起始地址 =物理地址。

分段式和分页式对比

分页式数据存储效率高，分段式效率低。
分段式对程序很友好，可以通过段表的结构，找到虚拟地址空间当中的一段。

段页式

存储时采取了段表结构和页表结构。

先根据段号来找到段表中页的起始地址，然后找到对应是那一页，再根据页号找到该页表中的块号&#x