在遠古時期，內存極小，程序也不大，程序直接裝載到內存運行。但是隨着程序越來越複雜，理所應當的出現了這個問題，
如果程序所需內存比可用內存大，程序該如何運行？
爲了解決這個問題，當時提出了一種覆蓋裝入的技術，就是需要程序員自己把程序分割成若干個不相干的程序塊，塊與塊之間分別裝載運行。舉個很簡單的例子，程序裏面有兩個主要函數A和B，這兩個函數之間沒有相互調用關係，當需要A函數運行的時候，就把A函數對應的程序塊裝載到內存裏，等到執行完畢，再裝載別的塊。
這樣的操作不需要把程序全部裝入，暫時解決了上面提到的問題。爲什麼說是暫時解決呢？注意看上面那一段的黑體字部分，這種方法需要程序員自己去理清程序之間的關係，分割程序。程序邏輯相對簡單還比較ok，但是當程序更加的複雜，甚至程序代碼邏輯調用，根本分不出獨立的程序塊時，該如何解決？
其實上面那種方法就是現代虛擬內存技術的雛形。
要理解虛擬內存，我們先來慢慢理清幾個概念，
接下來，我們將理清這3個概念以及它們之間的關係：虛擬地址空間，物理內存空間，虛擬內存。
試問，當你在程序中輸出一個變量的地址時，這個地址的含義是什麼？
試問，你輸出一個全局變量的地址，幹掉程序，再啓動程序，爲什麼這個地址沒有改變？
試問，大家都知道，堆是向上增長，棧是向下增長，那棧和堆之間肯定有一大塊地址，這塊地址是不是浪費了？
嗯，好好思考一下～
不懂虛擬內存，就相當於沒學過操作系統。
每個進程都會有一個獨立的虛擬地址空間，注意，是獨立的，相互不能訪問的，地址空間裏包含了程序運行所需要的全部東西。進程運行時，所需要的所有數據，所有代碼，包括內核系統調用，運行庫之類的東西，全部取自虛擬地址空間。看到這你可能有疑問了，系統內核只有一個，確定是每個進程獨立擁有內核嗎？是的，在虛擬空間，每個進程都是獨立擁有的，進程所需要的所有東西，都會在虛擬地址空間有獨立的地址。
虛擬地址空間是操作系統爲每一個程序虛擬化出來的內存空間，虛擬地址空間的大小一般等於內存地址大小，程序裝載執行的時候操作系統生成，程序終止的時候消失。程序執行的時候，所有的操作，都是在虛擬地址空間上完成的，物理地址空間對於程序是不可知的狀態。程序跟物理地址是完全隔離的。你在程序中輸出的變量地址，就是這個變量在虛擬地址空間中的地址。
使用虛擬地址空間的好處：
1.虛擬地址空間是連續的，方便程序執行。
2.各個程序都有自己的一份虛擬地址空間，能隔離各個進程，一個進程中，函數溢出，可能會影響本進程的函數堆棧，但是絕對不會影響到別的進程。
3.節省內存空間。
前面還有很多沒有交代清楚，比如：
每個進程都有內存那麼大的地址空間，內存哪夠裝啊？
虛擬地址空間中有大塊的地方是沒有用到的，明明就浪費了空間，爲什麼說節省內存空間？
現在講一下，虛擬地址空間和物理內存的映射。
在編程中，基本的內存單位應該是字節了，也就是8bit。但是在內存管理中，這個顯然太小了，現代操作系統使用頁作爲內存管理的基本單位，一頁大小一般爲4K。現在想象一下，整個虛擬地址空間被劃分成很多個頁，整個物理內存也被劃分成很多個頁。大家都知道，程序是一條語句一條語句執行的，同一小時間段內，可能程序只會用到幾個頁的數據，別的頁處於閒置狀態。事實上，別扯什麼虛擬地址空間什麼的，代碼，數據只有在內存中才能被用到。操作系統做了虛擬地址空間和物理內存的映射，會把即將要用到的虛擬空間頁放入內存，不怎麼用到的頁移除，這個過程進程是感知不到的。進程只跟虛擬地址空間打交道，它用的時候，操作系統準備好了，所以在這個過程對它是無感知的。
地址映射的過程大概就是這樣：
程序正在執行，程序的虛擬地址空間一共有10個頁，程序執行的時候，操作系統把其中123頁映射到物理內存，程序用到了使用虛擬地址空間頁面1的時候，使用的是虛擬地址空間的地址，操作系統就把地址映射對應的物理內存頁上。再次強調，這個過程中，程序用到的地址都是虛擬地址，只不過操作系統給轉換成了物理地址。
等程序把頁面1用完了，現在想用頁面5，操作系統就會把地址映射到物理內存頁對應的5上，但是這個時候，發現內存中沒有頁面5，這是時候就會觸發缺頁中斷，把一個不怎麼用的頁淘汰掉（淘汰算法不再贅述），把頁面5加載到物理內存中。淘汰掉淘汰到哪了？數據不就丟了？沒丟，只是做了個映像，放到了虛擬內存中（也就是磁盤），加載是從哪加載的？從虛擬內存中加載。
這個虛擬內存是個啥？
不多說，大概可以理解爲，內存頁的備份。
從上面的過程可以看出來，虛擬地址空間中的空間，只有用到，纔會真實存在（加載到物理內存，或者扔到虛擬內存），如果沒用到的話，就什麼都沒有。就好像一個程序，只用到了10個頁，內存中加載了3個，虛擬內存中放了7個，虛擬地址空間很大，但是隻有用了纔會切切事實存在，比如現在申請了個地址，是第11個頁上的，那麼這個內存中就扔了一個頁出去，把這個頁擼進去，這時候，內存中3頁，虛擬內存中8頁。
emmmm，爲了描述的方便，我頁面是按連續的，要注意實際上的情況，比如虛擬地址空間4個G，也就是2^20 個頁，只要訪問到哪個頁面，哪個頁面就會被操作系統弄到內存裏，對於程序來說，它就是擁有了所有空間。
好了，還有好多東西沒有寫，比如裝載的時候動態庫靜態庫，虛擬地址空間中內存分佈模型，操作系統如何實現頁面置換的，頁表段表，多級映射，elf文件模型，等等
以後可能會慢慢補充，這次大概就寫到這裏，有什麼問題歡迎找我交流