虚拟内存笔记
阅读「深入理解操作系统」的虚拟存储器一章做个笔记。
在早期的操作计算机操作系统中，操作主存是CPU直接访问的物理地址。后面演进为通过VA(vatual address)来管理访问，这样做几个好处：
- 将主存(就是我们说的内存条)看作是磁盘的一高速缓存
- 为每个进程提供一致的访问空间，简化应用程序
- 每个进程独立的空间而不被其它进程破坏
下面这张从wiki上摘取的，从这张图可以看出VM屏蔽了处理了细节，给上层一个统一的，连续的地址空间。
cpu通过虚拟地址怎样访问到主存数据的呢？如下图，先把虚拟地址(va)翻译成物理地址(pa)，这个工作是由MMU(memory management unit)完成，它是cpu芯片上的专用硬件，但是这个工作要和OS紧密配合才能完成，因为要在OS管理的Page Table来动态查询并翻译虚拟地址。后面会讲到详细的翻译过程。
页，页表？
页(page)是怎么来的？虚拟内存的本质设计思路就是把内存当作磁盘的高速缓存，每个进程都是独立的地址空间，可以分配2**64(64位操作系统)大小的虚拟空间，但是这些数据并不是长期驻留在内存中的，如果内存紧张时，某个活动的进程需求内存但是未分配缓存时，会牺牲其它某个进程的内存，把这些当前闲置的内存数据交换出(swapping或者paging)到磁盘上。当被交换出的数据在下次需求的时候，又从磁盘换入到内存中。这时不难理解，程序运行的过程中内存数据是有换入换出的，那么性能问题就会显现出来了。大家都知道读写磁盘数据的开销在哪里，就是寻道定位(特别是之前的旋转磁盘)读取第一个字节数据。所以就会以块为单位进行读取，可以理解成批量的意思，就是page。那页表(page table)又是什么呢？可以把页表理解成一个hasmap结构的数据体，key值就是虚拟地址，而value保存的信息是该虚拟地址当前的动态信息，包括是否进行分配，还是分配了但数据在磁盘上，或者数据已在内存上。这样MMU就可以结合这个页表数据把虚拟地址翻译成物理地址。可以查看前面wiki的那张图理解。
fork对内存操作
fork就是创建一个新的进程，子进程也会把父进程的地址空间全部复制一份过来。但是使用的是COW(copy on write)技术，只有有写操作时，当前被影响的内存页才会复制，只读的时候其实物理内存上的数据还是只有一份。可以思考下redis的RDB持久方式，就是通过fork一个子进程来同时进行save操作，如果在save的整个过程中数据没有写变，那么其实不会占用double的内存的。
mmap是什么？
我的浅显理解就是把一个fd(文件描述符，一般就是通过open函数打的一个本地磁盘本地文件)映射到当前进程的一段虚拟地址空间中，这样我们可以像操作内存一样操作文件。这样可以用来进行进程的内存共享通信，因为两个进程可以映射同一个文件，然后各自操作相应的虚拟地址空间。
