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前言
在上文《【千字长文】带你了解操作系统内核》，我们了解了操作系统内核的概念以及分类。也知道了应用程序要与硬件交互，需要通过操作系统内核才行。接下来，就为大家讲解下操作系统中另外一个核心模块：虚拟内存。
虚拟内存是什么？
我们知道，在计算机硬件中，有一个非常重要的模块：物理内存。而在现在的大部分操作系统中，也同样存在一个类似的模块，虚拟内存。它是什么东西？
对于虚拟内存，这里引用下百度百科的定义：
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。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。
从上面的定义中可以看出，虚拟内存是一种将内存管理技术，它通过整合物理内存和磁盘存储器，在物理内存和应用程序中间构建了一层中间层。对应用程序来说，没有物理内存的概念，它直接接触的就是虚拟内存。
虚拟内存会为应用程序提供简洁和易用的接口，以及一些更复杂的功能，方便应用程序的内存使用。具体的可以参考下图：
为什么需要虚拟内存？
我们先假设没有虚拟内存的存在，应用程序可以直接访问物理内存，这样的话，会存在以下这些问题：
1、应用程序可以随意操作其它应用程序，甚至是操作系统的内存，此问题已经在《【千字长文】带你了解操作系统内核》中描述过，此处不再赘述。而虚拟内存的一个基本功能就是会将应用程序所属内存隔离，虚拟内存会为每个应用程序分配独立内存空间。每个应用程序只能操作其所拥有的内存空间，没办法操作其它应用程序的内存空间。提供了系统的安全性。
2、应用程序如果直接访问物理内存的话，应用程序在操作物理内存的时候，需要明确的知道每个数据所存储的物理内存地址，而且，在多进程的环境下，我们还要注意变量不能使用同一个地址，否则将会出现地址冲突。而虚拟内存自带了一套地址转换机制，能够通过操作系统内核将虚拟内存地址转换为物理内存地址，应用程序不用进行任何相关处理。
3、其它复杂逻辑处理，例如：如果物理内存空间不足，应用程序需要提供内存淘汰逻辑处理；进程启动或者其它需要申请内存空间的时候，需要计算向物理内存申请多少空间......而虚拟内存还已经帮我们完成了所有这些功能。
后言
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