要说虚拟内存（简称VM）就必须要先分别解释一下‘虚拟’和‘内存’。之前讲过，内存可以理解为一种非持续性的储存装置，内存中的数据不会再电源中断后被保存下来，一般人提到内存大多数指的是计算机的主存（main memory），在虚拟内存里也不例外。所谓虚拟即非真实，但虚拟出来的东西大抵是来补充或加强真实中不足，最近开始流行的VR（虚拟现实）就是个最好的例子。跟计算机相关的，你一定也听说过虚拟机和加密电子货币，它们都是对现存的物理机和通用货币的一种加强。虚拟内存也不例外，它是对物理内存的局限性的一种扩展。

那么为什么要加入VM这个概念呢？最早期的原因估计是物理内存太小，而且贵，但又不能说因此就不开发需要较大内存的程序了，于是乎，有人提议用万能的indirection来解决一下吧。试想内存虽然不够大，但是硬盘够大，还便宜，而且在同一时间CPU不会想去使用所有的内存，如果这时候一个程序想要更多的内存但是当前内存都满了，那么闲置中的程序的内存可以先暂时‘撤退’到硬盘里，腾出空间给更需要的程序，等到不再闲置的时候在交换回来，并且继续运行。这个概念听起来没什么问题，但是系统怎么知道刚才‘撤退’的内存应该回到什么位置呢？好办，弄个table把它们对应起来，一边是物理内存的地址，另一边是硬盘上的位置，也可以称为是虚拟内存的地址。

VM概念的核心就是通过这样一个indirection把物理内存和虚拟出来的内存空间对应起来，也可以理解为是虚拟地址和物理地址间转换的管理，这个indirection有个名字叫Page Table。

有了Page Table之后，不光空间问题解决了，还顺带加入了一些更神奇的功能。内存虽然可以被认为是一个线性的array，但是可用的空间并不是连续的，俗称有个”hole"。另一个更严重的问题就是所有程序都在使用同一个物理地址空间，很容易就会使用到不该使用的地址，甚至无法察觉这一问题的出现。程序员不可能也不应该时时刻刻惦记着这些问题来开发，这时候VM就又来拯救世界了。有了VM后，程序中的地址不再是物理地址（Physical Address），而是虚拟地址（Virtual Address），虚拟地址没有物理上的界限也没有那个"hole"，每个程序都有自己的单独的虚拟地址空间，它可以尽可能方便自己来使用地址空间，只要Page Table中有对应的物理地址，那么这个虚拟地址就是合理的，一段连续的虚拟地址对应的究竟是连续的物理地址，还是断断续续的，程序开发者甚至不需要知道也不在意这个真相。

等等，如果说每个程序都有自己的虚拟地址空间，而且其相对应的物理地址永远不会冲突的话，那如果两个程序想要使用同一个地址上的数据怎么办呢？没有VM之前这似乎很简单，因为地址是绝对的，加入了Page Table似乎让这变得不可能了。这确实是个问题，而且VM并没有抹除这种可能性，Page Table里除了PA和VA的数字对应，还有额外的信息来标明地址的访问权限。如果想要share一个地址上的数据，则可以通过标记这个地址为‘共享’并在Page Table中加入多对一的关系即可。