虚拟内存
虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存 （一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片， 还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。 与没有使用虚拟内存技术的系统相比，使用这种技术的系统使得大型程序的编写变得更容易， 对真正的物理内存（例如RAM）的使用也更有效率。
活动虚拟内存的总量(VM)=实际内存大小(size of real memory)(物理内存)+使用的交换空间大小(amount of swap space used)
linux内存管理：
linux系统通过2种方法进行内存管理，“调页算法”，“交换技术”。
调页算法是将内存中最近不常使用的页面换到磁盘上，把常使用的页面（活动页面）保留在内存中供进程使用。
交换技术是系统将整个进程，而不是部分页面，全部换到磁盘上。正常情况下，系统会发生一些交换过程。
当内存严重不足时，系统会频繁使用调页和交换，这增加了磁盘I/O的负载。进一步降低了系统对作业的执行速度，即系统I/O资源问题又会影响到内存资源的分配。
分页模式
我们在前作内存寻址中介绍了 CPU 发展过程中内存寻址方式的变化。现代 CPU 都支持分段和分页的内存寻址模式。出于寻址能力的考虑，现代操作系统，也顺应着都支持段页式的内存管理模式。当然，虽然支持段页式，但是 Linux 中只启用了段基址为 0 的段。也就是说，在 Linux 当中，实际起作用的只有分页模式。
具体来说，分页模式在逻辑上将虚拟内存和物理内存同时等分成固定大小的块。这些块在虚拟内存上称之为「页」，而在物理内存上称之为「页帧」，并交由 CPU 中的 MMU 模块来负责页帧和页之间的映射管理。
引入分页模式的好处，可以大致概括为两个方面：
- 允许虚存空间远大于实际物理内存大小的情况。这是因为，分页之后，操作系统读入磁盘的文件时，无需以文件为单位全部读入，而可以以内存页为单位，分片读入。同时，考虑到 CPU 不可能一次性需要使用整个内存中的数据，因此可以交由特定的算法，进行内存调度：将长时间不用的页帧内的数据暂存到磁盘上。
- 减少了内存碎片的产生。这是因为，引入分页之后，内存的分配管理都是以页大小（通常是 4KiB，扩展分页模式下是 4MiB）为单位的；虚拟内存中的页总是对应物理内存中实际的页帧。这样一来，在虚拟内存空间中，页内连续的内存在物理内存上也一定是连续的，不会产生碎片。
缺页中断：
进程线性地址空间里的页面不必常驻内存，在执行一条指令时，如果发现他要访问的页没有在内存中（存在位为0），那么停止该指令的执行，并产生一个页不存在异常，对应的故障处理程序可通过从外存加载该页到内存的方法来排除故障，之后，原先引起的异常的指令就可以继续执行，而不再产生异常。
众所周知，CPU 不能直接和硬盘进行交互。CPU 所作的一切运算，都是通过 CPU 缓存间接与内存进行操作的。若是 CPU 请求的内存数据在物理内存中不存在，那么 CPU 就会报告「缺页错误（Page Fault）」，提示内核。
在内核处理缺页错误时，就有可能进行磁盘的读写操作。这样的操作，相对 CPU 的处理是非常缓慢的。因此，发生大量的缺页错误，势必会对程序的性能造成很大影响。因此，在对性能要求很高的环境下，应当尽可能避免这种情况。
２ 页面置换算法
页式虚拟存储器实现的一个难点是设计页面调度（置换）算法，即将新页面调入内存时，如果内存中所有的物理页都已经分配出去，就要按某种策略来废弃某个页面，将其所占据的物理页释放出来，好的算法，让缺页率降低。常见的有先进先出调度算法（FIFO），最近最少调度算法（LFU，根据时间判断），最近最不常用调度算法（LRU，根据使用频率判断），最佳置换算法（OPT）。
3 页面置换与缺页中断次数的计算
3.1 先进先出置换算法（FIFO）：
FIFO是最简单的页面置换算法。这种算法的基本思想是：当需要淘汰一个页面时，总是选择驻留主存时间最长的页面进行淘汰，即先进入主存的页面先淘汰。其理由是：最早调入主存的页面不再被使用的可能性最大。 假定系统为某进程分配了三个物理块，并考虑有以下页面号引用串：7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2, 1, 2, 0, 1, 7, 0, 1。
三个物理块先后加载的数据如下图所示：
进程运行时，先将7, 0, 1三个页面依次装入内存（初次加载也会激发缺页中断）。进程访问页面2时，把最早进入内存的页面7换出。然后访问页面3时，再把2, 0, 1中最先进入内存的页换出。由上图可以看出，利用FIFO算法时进行了 12次页面置换，效果不是特别好。
FIFO算法还会产生当所分配的物理块数增大而页故障数不减反增的异常现象
，这是由 Belady于1969年发现，故称为Belady异常，如下图所示。
只有FIFO算法可能出现Belady 异常，而LRU和OPT算法永远不会出现Belady异常。
注意：内存的页面中“最老“的页面，会被新的网页直接覆盖，而不是“最老“的页面先出队，然后新的网页从队尾入队。
3.2 最近最久未使用（LRU）算法
Least Recently Used
Least Frequently Used，最不经常使用
这种算法的基本思想是：利用局部性原理，根据一个作业在执行过程中过去的页面访问历史来推测未来的行为。它认为过去一段时间里不曾被访问过的页面，在最近的将来可能也不会再被访问。所以，这种算法的实质是：当需要淘汰一个页面时，总是选择在最近一段时间内最久不用的页面予以淘汰。
再对上面的实例釆用LRU算法进行页面置换，如下图所示。进程第一次对页面2访问时，将最近最久未被访问的页面7置换出去。然后访问页面3时，将最近最久未使用的页面1换出。
LRU性能较好，但需要寄存器和栈的硬件支持。LRU是堆栈类的算法。理论上可以证明，堆栈类算法不可能出现Belady异常。FIFO算法基于队列实现，不是堆栈类算法。
3.3 最佳置换算法（OPT）：
从主存中移出永远不再需要的页面；如无这样的页面存在，则选择最长时间不需要访问的页面。
于所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面，这样可以保证获得最低的缺页率。
进程要访问页面2时，产生缺页中断，根据最佳置换算法，选择第18次访问才需调入的页面7予以淘汰。然后，访问页面0时，因为已在内存中所以不必产生缺页中断。访问页面3时又会根据最佳置换算法将页面1淘汰……依此类推，如下图所示，从图中可以看出釆用最佳置换算法时的情况。
可以看到，发生缺页中断的次数为9，页面置换的次数为6。
实际上，LRU算法根据各页以前的情况，是“向前看”的，而最佳置换算法则根据各页以后的使用情况，是“向后看”的。
总结
如果你的物理内存足够大的话，一般来说不需要开swap分区。使用虚拟内存技术才会使用缺页中断。如果不使用的话，基本上就不会产生了。