1.让有意义的事情变得有趣2.物理内存，虚拟内存3.Linux中的分页机制1.让有意义的事情变得有趣昨天看到下面这句话，送给你：让有趣的事情变得有意义，并使有意义的事有趣！我不敢说这是一种人生哲理，但是我们可以从这句话中找到我们做一件事的指导。比如：在学习Linux操作系统的过程中，很多枯燥的知识点并不是好玩的、没有意义的东西。但是为什么我们还要强迫自己静下心来读那些大部头的书呢？因为这件事很有意义！所以，如果我们能够把这个有意义的事情变得更加有趣，那么我们就可以调动我们很多潜在的热情。在这篇文章中，我们用一种简单轻松的方式来谈谈常见的虚拟内核和物理内存。二、物理内存和虚拟内存1、从x86硬件的角度来看在x86平台上，主存（也就是我们说的内存）负责存储指令和数据，其作用仅次于CPU.没有内存，即使是最好的CPU也无法工作。就像人脑一样，如果没有记忆功能，再聪明也用不上。内存被分成若干个存储单元，编号从0到最大的存储单元。CPU通过地址总线定位到内存空间，通过数据总线从内存中读取数据，或者向内存中写入数据。我们都知道，同一个x86平台的硬件，可以安装Windows操作系统，也可以安装Linux操作系统。也就是说，当硬件生产出来的时候，它并不知道自己的硬件上会运行什么样的程序。可能有些高手会直接写一个强大的程序，直接管理各种硬件资源，实现自己的特定功能！？不管怎样，x86平台处理器架构定义了自己的一套访问内存的规则。因此，从x86平台硬件的角度来看，只有（物理）内存，它根本不知道什么是虚拟内存。2、从操作系统的角度来看，操作系统最重要的功能是：为应用程序屏蔽各种硬件资源，提供更友好的界面，使程序开发更容易。因此，操作系统会充分利用硬件的各种运行机制，然后进行抽象和封装，为应用程序开发者提供一个稳定的环境。所以对于内存，操作系统向下管理物理内存，向上为应用程序提供虚拟内存。虚拟内存是操作系统在应用程序和物理内存之间添加的抽象层。加入这个抽象层后，好处多多。3、从应用程序开发人员的角度来看，很久以前，在各种单片机和嵌入式MCU上编写应用程序时，经常会面临内存非常吃紧的情况，因此需要优化自己的A利用有限的硬件资源来实现某些功能的程序。（突然想起多年前老工程师跟我说过，面对如此有限的资源，我会哭！）硬件发展日新月异，这种硬件资源吃紧的情况似乎很少遇到。是的：我可以随心所欲地使用内存，并且可以随心所欲地分配内存。当然，操作系统也会给一些限制，这只是操作系统层面的限制，因为它有自己的考虑。当应用程序请求一块内存空间时，操作系统为了满足应用程序的需要，会从虚拟内存中“划分”出一块空间，然后将这块空间的起始地址返回给应用程序。所以，从应用开发的角度来说，我们不关心物理内存，虚拟内存。只要我malloc，操作系统就会给我足够的空间！至于这个空间分配到哪里，我无所谓！也就是说，应用程序是为虚拟内存编写的，而不是为物理内存编写的。.当然，数据的最终存储必须是物理内存。至于虚拟内存和物理内存之间如何建立对应的映射关系，这是操作系统关心的事情。每个应用程序只能看到自己的虚拟内存空间，这是一个连续的空间，从而保证不同应用程序之间的隔离，达到安全目的。3、Linux中的分页机制现在我们去组装PC，内存条至少要有8G或者16G！但是在很多年前，这是一件非常非常奢侈的事情，主要是价格因素。记得之前做毕业设计的时候，为了省代码，去南京珠江路买了个U盘，64G，好像70块钱。与内存相比，硬盘的价格要便宜很多！因此，Linux操作系统充分利用硬盘来欺骗应用程序，让应用程序认为有永远用不完的内存资源。在32位系统中，一个应用程序可以访问的最大内存空间是2的32次方，也就是4GB，即使此时实际物理内存没有那么大。实际上，这类似于酒店。假设有一个老板，他开了一家旅馆，共有1000间客房。同时，老板还有一个空间更大的仓库，可以容纳10000张床位。老板很聪明，他明白两个事实：旅行团或客人只能看到酒店的大门和大堂，不知道酒店房间的布局；旅行团不同时间来同时住宿；所以老板在对外宣传的时候说：我的酒店很大，有10000间客房，欢迎前来入住！为了简化问题，我们假设每个旅游团有100人。有一次，第一批3个旅行团入住时，老板觉得房间够了，就把300人全部安排在了酒店房间。不一会儿，第二批4个旅行团来了，此时入住的总人数变成了700人。老板开始计算：房间一共只有1000间，现在已经消耗了700间，还剩300间，还能撑一阵子。没多久，第三批客人来了，这次是5个旅游团：500人。因为老板宣传有10000间房间，还是比较够用的。老板面对新来的500人时，只见他从容地将第一批和第二批700人从房间调到仓库。我们假设客户处于睡眠状态，只需要一张床，不需要消耗其他资源。然后安排新的500人入住房间。至此，共有300+400+500=1200人入住酒店。虽然酒店只有1000间客房，但通过借用仓库暂时存放睡觉的顾客，此时酒店内还有500间空闲房间。可以继续接待客人。.等到前三个旅行团结账的时候，老板偷偷把300人从仓库调到了酒店房间。这些客人醒来的时候，还是和我睡着时一样的环境，很好。..上面的过程和linux系统中虚拟内存的分页方式很相似：虚拟内存=广告10000个房间；物理内存=实际1000个房间；硬盘=只有床的仓库。当物理内存不够用时，操作系统会将部分物理内存页的内存暂时存放在空间更大、价格更便宜的硬盘上，然后可以回收物理内存继续使用。怎么样，通过这个类比，是不是对Linux系统中的虚拟内存有了更感性的认识呢？最后再跟大家说一下文章开头的那句话：当你面对一件有意义但无聊的事情时，不妨考虑为其增加一些意义；而当你面对有趣但毫无意义的事情时，你也可以赋予它一些意义！本文转载自微信♂“IOT物联网小镇”，可以使用二维码关注。转载本文请联系物联小镇公众号。
