分段（segmentation）

什么是分段？

基本思路是：创建进程的时候，首先在进程的虚拟内存空间中，分配出一段地址（0x00000000~0x00000100），然后将这段地址映射到实际的物理地址中(0x01000000 ~ 0x01000100)。也即当程序访问地址0x00000000的时候，实际上访问就是屋里地址0x01000000。

为什么分段？

为什么分段？如果不太好回答，那我们就反其道行之，看看不分段会有哪些缺点？如果不分段，不采用虚拟地址空间。用户每个进程直接使用实际的屋里内存地址，就会存在两个问题：

• 地址空间不隔离
  每个进程都可以访问物理地址，如果进程A强行访问B进程的空间，会直接破坏A进程的数据。这是不能容忍的。
• 程序运行地址不确定
  在编写程序的时候，存在某些数据的访问和指令跳转的目标地址是固定的，如果直接使用屋里地址，每次程序A结束，然后当前B进程要运行，这样的地址都是不确定的，导致程序编写很麻烦。

为了解决以上两个问题，我们增加了中间层：虚拟地址空间，即分段。

分页（paging）

什么是分页？

将地址空间（这里包括虚拟地址和物理地址）分成固定大小的长度（成为页（page））。每一页的大小有硬件决定，目前常用的x86系统每页大小为4kB。

为什么要分页呢？

同样的，我们回答不分页会有哪些缺点，如果不分页，在程序运行的时候，加入目前系统内存是128M, 此时系统已经运行了一个100M的进程A，我还需要运行一个内存是30M的进程B，很明显，内存不足，需要将进程A西安置换出来，那么就需要将整个内存的100M数据都保存下来，然后去执行进程B。
如果系统中进程调度频繁，向这么大的内存空间，频繁的需要加载和重新置换，效率很低。
为了解决这个问题，提出了分页的想法。

为什么能分页呢？

根据程序的局部性原理，也就是程序运行时，在某个时刻，程序知识频繁的用到了一部分数据，而不是每时每刻都是所有的数据都在参与计算。所以如果将内存分隔成大小相同的很多块，这个时候，在遇到需要内存置换的操作时候，我们仅仅需要将活跃的数据加入内存，这样不仅占用内存少，而且在置换的时候，也不需要大段的内存同时置换。大大提高了效率。

总结，分页解决了内存地址使用效率低的问题。

写时复制（copy on write）

在多进程创建的时候，实际上，新的进程，不是在创建的时候，立马将主进程的地址空间全部复制，这个时候，多个进程可以同事自由的读取内存，之后，如果任意一个进程需要对内存进行修改的时候，内存就会重新复制一份提供给剔除修改的进程单独使用，起到了隔离的作用。这种技术提供了快速的进程创建，并最小化必须分配给新创建进程的新页面的数量。