系统调用是执行操作系统底层的程序，linux的设计者，为了保护操作系统，将进程的执行状态用内核态和用户态分开，同一个进程中，内核和用户共享同一个地址空间，一般 4G 的虚拟地址，其中 1G 给内核态， 3G 给用户态 。在程序设计的时候我们要尽量减少用户态到内核态的切换，例如创建线程是一个系统调用，所以我们有了线程池的实现 。
从 Linux 内存管理角度理解 JVM 内存模型进程上下文
我们可以将程序理解为一段可执行的指令集合，而这个程序启动后，操作系统就会为他分配 CPU ，内存等资源，而这个正在运行的程序就是我们说的进程，进程是操作系统对处理器中运行的程序的一种抽象 。
而为进程分配的内存以及 CPU 资源就是这个进程的上下文，保存了当前执行的指令，以及变量值，而 JVM 启动后也是linux上的一个普通进程，进程的物理实体和支持进程运行的环境合称为上下文，而上下文切换就是将当前正在运行的进程换下，换一个新的进程到处理器运行，以此来让多个进程并发的执行，上下文切换可能来自操作系统调度，也有可能来自程序内部，例如读取IO的时候，会让用户代码和操作系统代码之间进行切换 。
虚拟存储
当我们同时启动多个 JVM 执行：System.out.println(new Object()); 将会打印这个对象的 hashcode ，hashcode 默认为内存地址，最后发现他们打印的都是 Java .lang.Object@4fca772d ，也就是多个进程返回的内存地址竟然是一样的 。
通过上面的例子我们可以证明，linux中每个进程有单独的地址空间，在此之前，我们先了解下 CPU 是如何访问内存的?
假设我们现在还没有虚拟地址，只有物理地址，编译器在编译程序的时候，需要将高级语言转换成机器指令，那么 CPU 访问内存的时候必须指定一个地址，这个地址如果是一个绝对的物理地址，那么程序就必须放在内存中的一个固定的地方，而且这个地址需要在编译的时候就要确认，大家应该想到这样有多坑了吧 。
如果我要同时运行两个 office word 程序，那么他们将操作同一块内存，那就乱套了，伟大的计算机前辈设计出，让 CPU 采用 段基址 + 段内偏移地址 的方式访问内存，其中段基地址在程序启动的时候确认，尽管这个段基地址还是绝对的物理地址，但终究可以同时运行多个程序了， CPU 采用这种方式访问内存，就需要段基址寄存器和段内偏移地址寄存器来存储地址，最终将两个地址相加送上地址总线 。
而内存分段，相当于每个进程都会分配一个内存段，而且这个内存段需要是一块连续的空间，主存里维护着多个内存段，当某个进程需要更多内存，并且超出物理内存的时候，就需要将某个不常用的内存段换到硬盘上，等有充足内存的时候在从硬盘加载进来，也就是 swap。每次交换都需要操作整个段的数据 。
首先连续的地址空间是很宝贵的，例如一个 50M 的内存，在内存段之间有空隙的情况下，将无法支持 5 个需要 10M 内存才能运行的程序，如何才能让段内地址不连续呢? 答案是内存分页 。
文章插图
在保护模式下，每一个进程都有自己独立的地址空间，所以段基地址是固定的，只需要给出段内偏移地址就可以了，而这个偏移地址称为线性地址，线性地址是连续的，而内存分页将连续的线性地址和和分页后的物理地址相关联，这样逻辑上的连续线性地址可以对应不连续的物理地址 。
物理地址空间可以被多个进程共享，而这个映射关系将通过页表（ page table）进行维护 。标准页的尺寸一般为 4KB ，分页后，物理内存被分成若干个 4KB 的数据页，进程申请内存的时候，可以映射为多个 4KB 大小的物理内存，而应用程序读取数据的时候会以页为最小单位，当需要和硬盘发生交换的时候也是以页为单位 。
现代计算机多采用虚拟存储技术，虚拟存储让每个进程以为自己独占整个内存空间，其实这个虚拟空间是主存和磁盘的抽象，这样的好处是，每个进程拥有一致的虚拟地址空间，简化了内存管理，进程不需要和其他进程竞争内存空间 。
因为他是独占的，也保护了各自进程不被其他进程破坏，另外，他把主存看成磁盘的一个缓存，主存中仅保存活动的程序段和数据段，当主存中不存在数据的时候发生缺页中断，然后从磁盘加载进来，当物理内存不足的时候会发生 swap 到磁盘 。页表保存了虚拟地址和物理地址的映射，页表是一个数组，每个元素为一个页的映射关系，这个映射关系可能是和主存地址，也可能和磁盘，页表存储在主存，我们将存储在高速缓冲区 cache 中的页表称为快表 TLAB。
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