Cache Miss
什么是 Cache Miss
程序运行的本质是 CPU 读取修改数据，而原始的数据都在磁盘上，你也可以直接在磁盘上执行程序，但是因为硬件原因，速度很慢。
所以有物理内存这一中介，物理内存的读写速度比磁盘快很多，系统会把当前程序需要的数据载入物理内存中，让 CPU 能更快读取。
但是依然不够快，于是有 L1/L2/L3 Cache 这类多级缓存，他们的读写速度更快，但是容量也更小。Cache Miss 就是指的从这里的缓存拿不到需要的数据，导致需要向下一级缓存拿数据，这一来一回必然就有了时间消耗，最差的情况就是需要从磁盘拿数据，所以用固态硬盘的机子会比机械硬盘运行程序来的快。
为什么会 Cache Miss
因为硬件成本的原因，缓存的容量越大，读写的速度也越慢。CPU Cache 的速度是最快的，容量也最小，因此也没法容纳程序需要的所有数据，一次只会缓存程序的部分数据，那就难免会有某些数据没有缓存到，这就造成了 Cache Miss。
怎样尽量避免 Cache Miss，提高 Cache Hit
- 设计内存连续的数据结构。 因为 Cache 是一串一串（Cache Line）的读取的，就是读取某个数据时，会把周围的数据也读取进来，凑成固定的大小（Cache Line）。如果数据存储是连续的，则很有可能刚好把下次要读取的数据也一起读取进来了。比如数组的遍历。ECS 的内存友好也是因为数据结构是多个连续的数组组成，而不是面向对象那种一个 class 包裹各种数据。
延展
什么是缺页中断，内存换页
缺页中断就是 CPU 访问内存中还未加载的数据，内存需要从磁盘加载数据。
访问内存-页面不存在-触发缺页中断-进入中断处理程序-os 检查页面分配情况-从磁盘读取交换文件/交换分区-修改页表并刷新页面缓存-恢复线程运行。
操作系统虚拟内存换页的过程是什么？
什么是虚拟内存
虚拟内存是内存管理的一项技术，使得每个应用程序拥有一样大小的连续完整的内存空间地址（逻辑地址/虚拟地址），并且映射到具体的物理地址。相当于一个中间层，使得应用程序不关心内存怎么分配。虚拟（逻辑）内存地址可能指向物理内存，也可能指向磁盘空间。（对于32位进程，其逻辑内存空间位4G）
虚拟内存
什么是多级页表
多级页表是用于虚拟地址映射到物理地址的数据结构。如果一个应用程序有4G的数据，那么虚拟内存也有4G，但通常不会全用上。假如只用一级页表，那么所有的地址映射都要在主存中，这就很浪费。于是采用了多级页表，就跟文档的目录拆分一样，一级页表是大纲，覆盖了所有的内存段。二级页表就是以及页表定义的内存段的继续细分。也因此二级页表不需要一开始就在主存中，只需要当对应的一级页表被使用到是，再动态从磁盘中载入对应的二级页表。（即二级页表可以不存在主存中，甚至不存在）
操作系统中的多级页表到底是为了解决什么问题？
什么是内存碎片
空闲却使用不了的内存。
外部内存碎片：产生多个不连续的小物理内存，导致新的程序无法装载。
内部内存碎片：程序所有内存都装载到了物理内存，但有部分不使用。
20 张图揭开「内存管理」的迷雾，瞬间豁然开朗
