Der virtuelle Speicher ist eine Technologie, die in der Informatik verwendet wird, um eine Abstraktionsebene zwischen dem Hauptspeicher und dem sekundären Speicher eines Computers zu schaffen. Es handelt sich um eine Softwaretechnik, die dazu dient, die Menge des dem Computersystem zur Verfügung stehenden physischen Speichers zu erhöhen, indem Daten vorübergehend aus dem Hauptspeicher auf ein sekundäres Speichergerät, wie z. B. eine Festplatte, verschoben werden.
Virtueller Speicher ist eine Speicherverwaltungstechnik, die es einem Computer ermöglicht, mehr Speicher zu verwenden, als ihm physisch zur Verfügung steht. Es wird der Eindruck erweckt, dass ein Computer über einen viel größeren Speicher verfügt, als er tatsächlich hat, indem eine Kombination aus dem Hauptspeicher des Computers und dem sekundären Festplattenspeicher verwendet wird. Dabei werden Daten, die nicht mehr benötigt werden, aus dem Hauptspeicher in den sekundären Speicher ausgelagert und bei Bedarf wieder zurückgeschoben. Dadurch kann der Computer auf mehr Speicher zugreifen, als ihm physisch zur Verfügung steht.
Der virtuelle Speicher ermöglicht es dem Computer, mehr Speicher zu verwenden, als er physisch zur Verfügung hat. Wenn der Computer mehr Speicher benötigt, als er physisch zur Verfügung hat, werden nicht mehr benötigte Daten aus dem Hauptspeicher in den sekundären Speicher ausgelagert. Dadurch kann der Computer auf mehr Speicher zugreifen, als er physisch zur Verfügung hat. Wenn die Daten benötigt werden, werden sie dann vom sekundären Speichergerät in den Hauptspeicher zurück ausgelagert.
Der Hauptvorteil des virtuellen Speichers besteht darin, dass ein Computer auf mehr Speicher zugreifen kann, als ihm physisch zur Verfügung steht. Dadurch kann der Computer mehr Anwendungen und Prozesse ausführen, als er mit seinem physischen Speicher ausführen könnte. Außerdem kann der Computer auf Anwendungen und Daten zugreifen, auf die er mit seinem physischen Speicher nicht zugreifen könnte.
Der Hauptnachteil des virtuellen Speichers ist, dass er langsamer sein kann als der physische Speicher. Dies liegt daran, dass die Daten vom Hauptspeicher in den sekundären Speicher ausgelagert und bei Bedarf wieder zurückgespeichert werden müssen. Dadurch kann sich die Leistung des Computers verlangsamen.
Die meisten modernen Betriebssysteme, wie Windows und Linux, unterstützen virtuellen Speicher. Dadurch kann das Betriebssystem mehr Speicher verwenden, als ihm physisch zur Verfügung steht, indem es Daten aus dem Hauptspeicher auf das sekundäre Speichergerät auslagert.
Wenn ein Computer mehr Speicher benötigt, als er physisch zur Verfügung hat, wird er virtuellen Speicher zuweisen. Das bedeutet, dass er Daten, die nicht mehr benötigt werden, aus dem Hauptspeicher auf das sekundäre Speichergerät auslagert. Wenn die Daten nicht mehr benötigt werden, hebt der Computer die Zuweisung des virtuellen Speichers auf, was bedeutet, dass er die Daten zurück in den Hauptspeicher auslagert.
Die Verwaltung des virtuellen Speichers ist ein wichtiger Bestandteil der Wartung eines Computersystems. Das Betriebssystem des Computers muss den virtuellen Speicher verwalten, um sicherzustellen, dass Daten bei Bedarf aus dem Hauptspeicher in das sekundäre Speichergerät ausgelagert werden und zurück ausgelagert werden, wenn sie nicht mehr benötigt werden.
Memory Paging und Segmentierung sind Techniken zur Verwaltung des virtuellen Speichers. Memory Paging ist eine Technik zur Verwaltung großer Mengen an Speicher, während Memory Segmentation eine Technik zur Verwaltung kleinerer Mengen an Speicher ist.
Die Sicherheit des virtuellen Speichers ist ein wichtiger Aspekt bei der Verwendung des virtuellen Speichers. Es muss sichergestellt werden, dass Daten nicht auf das sekundäre Speichergerät ausgelagert werden, wenn sie sicher aufbewahrt werden müssen. Außerdem muss sichergestellt werden, dass die Daten nicht auf ein unsicheres Speichergerät ausgelagert werden, z. B. in eine öffentliche Cloud.
VM-Speicher ist eine Art von Computerspeicher, der normalerweise von virtuellen Maschinen verwendet wird. VM-Speicher wird in der Regel in einer Datei auf der Festplatte des Host-Computers gespeichert und von der virtuellen Maschine zum Speichern ihres Betriebssystems, ihrer Anwendungen und Daten verwendet.
Der virtuelle Speicher in Linux wird als Virtual Memory Management (VMM) bezeichnet. Es handelt sich um ein System, mit dem das Betriebssystem den physischen Speicher (RAM) effizienter nutzen kann.
Es gibt drei Arten von virtuellem Speicher:
1. Paging: Paging ist eine Technik, bei der das Betriebssystem einem Prozess Speicher in kleinen Blöcken fester Größe, so genannten Seiten, zuweist. Wenn ein Prozess auf Speicher zugreifen muss, der ihm derzeit nicht zugewiesen ist, prüft das Betriebssystem zunächst, ob der benötigte Speicher in einer der Seiten verfügbar ist, die dem Prozess bereits zugewiesen sind. Wenn der benötigte Speicher verfügbar ist, erlaubt das Betriebssystem dem Prozess den Zugriff darauf. Wenn der benötigte Speicher nicht verfügbar ist, weist das Betriebssystem dem Prozess eine neue Seite zu und erlaubt ihm dann den Zugriff auf den benötigten Speicher.
2. Segmentierung: Die Segmentierung ist eine Technik, bei der das Betriebssystem einem Prozess Speicher in Blöcken variabler Größe zuweist, die als Segmente bezeichnet werden. Wenn ein Prozess auf Speicher zugreifen muss, der ihm derzeit nicht zugewiesen ist, prüft das Betriebssystem zunächst, ob der benötigte Speicher in einem der Segmente verfügbar ist, die dem Prozess bereits zugewiesen sind. Wenn der benötigte Speicher verfügbar ist, erlaubt das Betriebssystem dem Prozess den Zugriff darauf. Wenn der benötigte Speicher nicht verfügbar ist, weist das Betriebssystem dem Prozess ein neues Segment zu und erlaubt ihm dann den Zugriff auf den benötigten Speicher.
3. bedarfsorientiertes Paging: Beim Demand-Paging weist das Betriebssystem einem Prozess erst dann Speicher zu, wenn dieser versucht, auf Speicher zuzugreifen, der ihm noch nicht zugewiesen ist. Wenn ein Prozess versucht, auf Speicher zuzugreifen, der ihm derzeit nicht zugewiesen ist, weist das Betriebssystem eine neue Seite für den Prozess zu und erlaubt ihm dann den Zugriff auf den benötigten Speicher.