内存虚拟化(内存虚拟硬盘速度对比m2)

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一、采用虚拟存储的目的是
使用虚拟存储的目的是扩展内存地址空间。将主存储器和外部存储器合并为一个单元。一般来说，速度取决于主存，容量取决于外存。
虚拟存储是指利用软硬件技术，将几种不同类型的独立物理存储对象集成改造为一个逻辑上的虚拟存储单元，并可集中管理，供用户统一使用。该虚拟逻辑存储的容量是其集中管理的各个物理存储体的容量之和，其访问吞吐量在一定程度上接近于各个物理存储体的访问吞吐量之和。
虚拟化存储拓扑主要有两种方法：对称和非对称。对称虚拟存储技术是指将虚拟存储管理设备、存储软件系统和交换设备集成为一个单元，嵌入网络数据路径中。非对称虚拟存储技术是指虚拟存储管理设备独立于数据路径。

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二、OSTEP2虚拟化内存早期的内存管理非常简单。操作系统仅在物理内存中包含库，程序独占剩余的物理内存。随着多道程序设计系统的引入，每个程序都占用物理内存的连续区域。用户需要隔离，防止程序互相访问内存，造成隐私泄露。因此，产生了地址空间的抽象，包括代码、数据、栈、堆等数据。虚拟内存的目标包括透明度、效率和保护，以确保用户不知道内存虚拟化，同时避免性能损失和内存浪费。虚拟化通过基地址+边界机制进行地址转换，但面临内存碎片问题分段机制通过为每个段设置独立的基地址+边界来解决内部碎片问题。分页机制将虚拟地址空间划分为固定大小的单元以提高空间利用率，但引入了额外的内存访问。通过TLB（AddressTranslationCache）优化时间性能，通过多级页表优化空间性能。分页机制面临外部碎片问题，通过支持更大的页面大小可以缓解这些问题。在内存受限的情况下，多级页表提供了更好的折衷方案。虚拟内存通过物理内存与磁盘交互，支持大的虚拟内存空间。当访问不在物理内存中的页面时，会发生页面错误，操作系统通过磁盘I/O进行处理并更新页表。页面替换策略包括先进先、随机、LRU，其中LRU效果最好，但实现成本较高。现代操作系统采用近似LRU策略，例如CLOCK算法，以减少硬件开销。页读策略使用请求页和页写策略来优化磁盘效率。虚拟内存策略在数据库管理系统中尤为重要，必须考虑磁盘I/O效率和事务一致性。