Как работает виртуальное пространство в современных операционных системах?

Виртуальное пространство в современных операционных системах работает за счёт преобразования виртуальных адресов в физические. tproger.ru

Процесс состоит из нескольких этапов: tproger.ru

1. Разделение памяти. tproger.ru Виртуальное адресное пространство и физическая память разделены на страницы и фреймы соответственно. tproger.ru
2. Создание таблицы страниц. tproger.ru Для каждого процесса создаётся таблица страниц, которая содержит информацию о соответствии между виртуальными страницами и физическими фреймами. tproger.ru
3. Преобразование адресов. tproger.ru Когда процесс обращается к виртуальному адресу, ОС использует таблицу страниц для определения соответствующего физического адреса. tproger.ru
4. Обработка страничных ошибок. tproger.ru Если запрашиваемая страница отсутствует в физической памяти, возникает страничная ошибка (page fault). tproger.ru ОС загружает требуемую страницу с диска в память. tproger.ru
5. Обновление таблицы страниц. tproger.ru После загрузки страницы таблица обновляется, чтобы отразить новое местоположение данных. tproger.ru

Виртуальная память служит для нескольких целей: acm.bsu.by

• Изоляция процессов. acm.bsu.by Процесс может получить доступ только к данным, которые ранее были отображены в его собственное виртуальное пространство, и не может получить доступ к памяти других процессов (если явно не настроен общий доступ). acm.bsu.by
• Абстрагирование от аппаратного обеспечения. acm.bsu.by Ядро может изменять физический адрес, на который отображается виртуальный адрес. acm.bsu.by Оно также может не предоставлять физическую память для определённого виртуального адреса, пока это не станет фактически необходимым. acm.bsu.by
• Возможность дать адрес сущностям, которые не находятся в RAM. acm.bsu.by Например, можно дать виртуальный адрес файлу, чтобы к данным файла можно было обращаться так же, как если бы это был массив в памяти. acm.bsu.by
• Общий доступ. acm.bsu.by Ядро может избежать двойной загрузки данных в физическую память, заставляя виртуальные адреса в процессах, которые используют одни и те же ресурсы, указывать в одну и ту же физическую память. acm.bsu.by