题主您好：
不知道题主想问内存布局，还是虚拟内存分配的过程。
这里两种都简单说一下。
内存布局：
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上图摘自CSAPP。 如何分配这个说起来比较复杂，对于Linux来说，32位地址空间代表可以访问0-4G的内存，在该进程地址空间中，存在着内核，用户栈，堆等等数据，每个进程的地址空间都是独立的，我们的物理内存只有4G，而Linux系统进程数都是按照百来计数，这样算下来肯定是不够用的，操作系统（当然，这里我们只谈论Linux）是如何解决的呢？
Linux将虚拟存储器组成一些区域集，一个区域就是已经存在的虚拟存储器连续片，它们以某种确定的方式相关联。
这样说比较抽象，下面我们直接上图。
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图二：虚拟存储器到物理存储器
这里的虚拟存储器(VM)，被组织为一个由存放在磁盘上的N个连续的字节大小的单元组成的数组。每字节都有一个唯一的虛拟地址，这个唯一的虚拟地址是作为到数组的索引的，磁盘上数组的内容被缓存在主存中。和存储器层次结构中其他缓存一样，磁盘（较低层）上的数据被分割成块，这些块作为磁盘和主存（较高层）之间的传输单元。VM 系统通过将虚拟存储器分割为称为虛拟页（Virtual Page， VP）的大小固定的块来处理这个问题。每个虚拟页的大小为P宇节。类似地，物理存储器被分割为物理页（Physical Page, PP)，大小也为P宇节，物理页也称为页帧 (page frame)。
VP如何分类？
我们看下上面图二，任何时刻虚拟页面都分为三个部分，这三个部分不相交：
第一个部分是未分配的，它没有任何数据和它关联，不占用物理存储器空间。（这部分未在图中表示出来）
第二个部分是缓存的，缓存在物理存储器的已分配页面。
第三个部分是未缓存的，没有缓存在物理存储器的已分配页。
图中进程m的VP0，VP1，VP2，进程n的VP0，VP1均已分配，且分别对应物理存储器的PP1，PP4，PP5，PP3，PP6，这个PP就是指我们前面所说的页帧(page frame).
为了记录虚拟页和物理页的关联关系，操作系统为每个进程维护了一种数据结构，页表(Page Table)，主要作用是为地址空间的每一个虚拟页面保存地址转换，从而让我们知道每个页在物理存储器的位置，简单来说，VP->PP。
在Linux中，内核为每一个进程维护了一个单独的结构task_struct,其中包含了所需要的所有信息，其中一个条目指向了mm_struct,描述了虚拟存储器当前状态。像pgd指向了第一级页表的基地址。而mmap维护了一个区域结构链表(vm_area_structs)，其中每个节点都描述了一个区域，当内核调度到该进程时，就会将pgd放入CR3控制寄存器中。 |
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