虚拟内存
虚拟内存地址的作用：
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进程地址隔离
操作系统为每个进程营造出一片独立的虚拟地址空间，使得进程与进程之间相互隔离，互不干扰的，解决了多进程同时运行时产生的内存地址冲突问题。
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保障内核安全
虚拟内存还提供了系统安全方面的保障，会对进程访问内存的行为进行相关的安全权限检查，保障了系统的稳定性和安全性。
虚拟内存地址与物理内存地址是怎么映射的？
物理内存页：内核会将整个物理内存空间划分为一页一页大小相同的的内存块，每个内存块大小为 4K，称为一个物理内存页。
通过页表来管理虚拟内存和物理内存之间的映射关系，以及对物理内存的访问权限。操作系统专门划分了一页物理内存来作为页表。
单级页表
单级页表结构中，虚拟内存翻译成物理内存的过程是：
（1）页表（4KB）划分出大小相等的内存块，叫页表项PTE（Page Table Entry），PTE中保存了进程的虚拟页与物理页的映射关系，以及控制物理内存访问的相关权限位。在32位系统中PTE占用4B，在64为系统中占8B。
（2）进程的虚拟内存地址的格式为：页表内的偏移+物理内存页内的偏移。 页表相当于是PTE数组，页表内的偏移相当于PTE的索引。
（3）页表起始地址在创建进程时，写在了内核中，可以从CR3寄存器中获取。
地址翻译过程是：
想查看进程中某个字节的地址，先找到对应的PTE，公式为：页表起始地址+虚拟地址中页表内的偏移 * sizeof(PTE)。然后从PTE中拿到物理页的起始地址，然后用物理页起始地址+虚拟地址中物理内存页中的偏移，即可找到对应的物理内存地址。
多级页表
32位系统，单级页表中，一个PTE（4B）可以索引一个物理内存页（4K），一个页表（4K）中包含1024个PTE，也就是一个页表可以索引4M的物理内存。32位系统中，4G物理内存则需要1024张页表，也就是页表占用4M，而且是连续的4M内存空间（因为查找PTE是按照数据下标方式索引的），而每个进程都需要页表，也就是每个进程都需要4M的页表空间，对内存的占用比较多。
因此，可以建立多级页表。
以二级页表结构为例：
一级页表就是单级页表，用来直接索引物理内存页，一张页表可以索引4M的物理内存。
二级页表也叫页目录，用来索引一级页表，一张页目录（4K）可以索引4M的一级页表，即1024个一级页表，可以索引1024*4M=4G的物理内存。
在32位系统中，二级页表结构就能索引4G的内存空间。
地址查找的过程，变动点在：
（1）进程的虚拟地址格式为：页目录表中PDE的偏移+一级页表内中PTE的偏移+物理内存页内的偏移。
能使用多级页表进行内存空间优化，基于一个重要的思想：局部性原理。
程序局部性原理表现为：时间局部性和空间局部性。时间局部性是指如果程序中的某条指令一旦执行，则不久之后该指令可能再次被执行；如果某块数据被访问，则不久之后该数据可能再次被访问。空间局部性是指一旦程序访问了某个存储单元，则不久之后，其附近的存储单元也将被访问。