虚拟内存 怎么工作

大家都要内存

同时运行的程序，各自都需要记东西的地方。可真正的内存是一块大小固定的小空间。
要是大家都想直接占真地方，地方很快就不够了，彼此的地盘还会撞在一起。
这就成了一场争抢内存的纠纷。

程序加得越多，真内存的条就越快塞满、溢出来。

光靠真内存是应付不过来的。可又不能让程序“让出点内存”，因为每个程序都得用得宽裕。
这时，操作系统耍了一个聪明的花招。

给每个程序“只属于自己的大内存”

操作系统给每个程序各发一块假内存：又宽又大，从 0 号整整齐齐地开始，看起来就像自己一个人在用。
A 的“0 号格”和 B 的“0 号格”，其实是不同的地方。各自只看得到自己的内存，别人的连看都看不到。
这种只属于自己的假内存，叫作虚拟内存。

轮流看看 A 和 B：两个都各有一块从 0 号开始的“我的内存”。

两个都从 0 号整整齐齐地用，非常方便。可是假地址并不是真地方。
程序说“我的 3 号格”时，是谁、又怎么把它换成真地方的呢？

把假地址换到真地方

程序每次用“我的 3 号”，操作系统和硬件都会悄悄把它换成真地方。
一张小地图把它们连起来，比如“我的 3 号 → 真的 27 号”。A 的“我的 0 号”是真的 5 号，B 的“我的 0 号”是真的 40 号。
假号码相同，真地方却不同，所以不会撞上。

点一个假地址，它会经过地图连到真地方。A 和 B 号码相同，到达的地方却不同。

地图把假的换成真的，所以各自安安全全地分开过日子。
可要是把大家的假内存加在一起，可能比真内存大得多。这么多东西，怎么全装进小小的真内存里呢？

比真的还大：不用的放到磁盘

操作系统的秘密是这样的：眼下不用的部分，先暂时挪到慢吞吞的磁盘上，再把眼下需要的部分放进空出来的位置。
以后挪出去的东西又要用了，就再搬回来。
所以能用上比真内存还大的内存。

读进一个新部分：真内存满了的时候，不用的就挪到磁盘，需要的就搬进来。

挪出去、搬回来，比真内存还大的记忆就成了可能。可磁盘比真内存慢得多。
每次都跑到磁盘去一趟会很憋闷，所以操作系统最后还多照顾了一件事。

常用的放在近处

操作系统把常用的部分留在近处的真内存里，只把偶尔才用一次的送到又远又慢的磁盘上。
这和在计算机结构里遇到的缓存是同一个道理：“常用的放在近处。”
所以大部分活儿在快的真内存里就做完了，跑到磁盘去只是偶尔的事，几乎感觉不到慢。

拿出来的次数越多，常用的就留在真内存（近处），偶尔用的就待在磁盘（远处）。

总结一下，虚拟内存就是这样一门手艺：把假地址换到真地方，不用的送到磁盘，常用的放在近处。多亏了它，每个程序都觉得自己独自用着一块比真内存还大的内存。
可是，每个程序只看得到“自己的地方”、看不到别人的，这一点其实成了一道把你的和我的分开守护的墙。那是下一个故事。