什么叫做虚拟内存

什么叫做虚拟内存呢？有很多朋友会从“虚拟磁盘”、“虚拟光驱”等概念简单推广到内存方面，认为用做内存交换和扩展空间的“磁盘页面文件”就是“虚拟内存”，因为不是内存芯片，却要做内存的用途，所以是“虚拟”的内存。其实这种观点是错误的！

那么到底什么叫做虚拟内存呢？简而言之，所谓虚拟内存就是多路程序进程共享计算机物理内存的方法。

我们知道 WINDOWS 是一个所谓“抢先多任务系统”，就是说，WINDOWS 下同时可以有多个程序在运行，但每次真正运行的所谓“活动进程”却只有一个，那些被别人“抢先”的进程则处于一种“挂起”状态，就是说整个进程及其内存空间的内容都要被保留下来，以便随时“抢到先手”时再运行。

这样，系统有限的内存空间就必须有一个分配机制，如果简单平均分配，则势必造成本来来就捉襟见肘的内存空间的巨大浪费。为解决这个问题，一个简单的办法就是把内存尽量优先分配给“活动进程”。至于那些处于“挂起”状态的进程的所占用内存，如果物理内存足够的话，就维持原状；一旦出现物理内存不足的现象，就把这些进程的内存空间的内容原封不动地存到一个文件里。这就是磁盘交换文件的来历。

这样一来，如果把这些内存搬进般出的工作，交给应用程序来做，势必造成程序之间的对话、协调、以及安全保护等一系列难以解决的问题。所以 WINDOWS 开发者设计了一套所谓的“虚拟内存系统”，让所有的应用程序都运行在自己独占的私有所谓“虚拟地址空间”里，这个“虚拟地址空间”对于应用程序的开发者来说，使用起来就象单一任务操作系统下 DOS 下独自访问实际物理地址一样，完全不需要考虑内存的调度、共享、安全等等。而这些调度、共享、安全等等的工作，则完全交由 WINDOWS 虚拟内存系统来完成。 


磁盘交换文件为什么被称做“页面文件”(Pagefile)呢？，这是因为文件内部的组织方式不同。一般的磁盘文件在打开的时候都是由系统一次顺序读入内存，所以是顺序地存放在一个尽可能连续的磁盘区域。但内寸的使用不同，系统需要随机地快速访问每一个地址，所以WINDOW 的（虚拟）内存管理系统对内存地址采取了“分页管理”的方法，把内存分割成为许多小块，加上许多用与“寻址”的信息，方便系统迅速地找到每一个内存地址。WINDOWS 磁盘交换文件内部采用了和内存空间完全相同的格式，所以叫做页面文件。这当然是为了管理和“搬运”的方便。

磁盘交换文件采用页面方式管理，还有一个好处，就是可以直接当作扩展内存来使用。可能很多朋友已经知道，WINDOWS NT 操作系统分配给每个进程 4 个 G 的虚拟内存空间，而多数 PC 机所能提供的全部物理内存都是远远不够的。事实上很多大型的应用程序实际上也需要占用越来越多的内存空间。遇到这种情况，系统虚拟内存管理系统，就会使用页面文件(Pagefile)的一部分来充当活动的扩展内存内存空间。 


说到磁盘交换文件的使用方式，再简单地提一下一个相关的话题，就是前不久讨论过的磁盘“碎片”问题。由于一般的磁盘文件都是顺序使用的，所以访问效率对于碎片问题比较敏感；而页面文件由于是采用了随机访问的方式，所以相对就没有那么敏感。但是由于页面文件一般都比较大，而且由于受系统保护，一般 DEFRAG 程序又无权对它进行整理。所以页面文件一旦产生碎片，就有可能会造成其它文件产生更多的更难于整理的碎片。

再者，系统为了提高页面文件的扩展性和和适应某些“大食量”程序的需要，同时也为了照顾早期较小的硬盘的使用者，缺省都采用了动态分配页面文件的方式，就是说，一开始分配一个较小的页面文件，需要时系统再自动加大这个文件的尺寸，因而比较容易造成碎片。所以，如果你的磁盘空间足够，请把页面文件尺寸定义为一个固定值。