什么是內存分頁？
我們知道，CPU是通過尋址來訪問內存的。32位CPU的尋址寬度是 0~0xFFFFFFFF ，16^8 計算后得到的大小是4G，也就是說可支持的物理內存最大是4G。
但在實踐過程中，碰到了這樣的問題，程序需要使用4G內存，而可用物理內存小於4G，導致程序不得不降低內存占用。
為了解決此類問題，現代CPU引入了 MMU（Memory Management Unit 內存管理單元）。
MMU 的核心思想是利用虛擬地址替代物理地址，即CPU尋址時使用虛址，由 MMU 負責將虛址映射為物理地址。
MMU的引入，解決了對物理內存的限制，對程序來說，就像自己在使用4G內存一樣。
內存分頁(Paging)是在使用MMU的基礎上，提出的一種內存管理機制。它將虛擬地址和物理地址按固定大小（4K）分割成頁(page)和頁幀(page frame)，並保證頁與頁幀的大小相同。
這種機制，從數據結構上，保證了訪問內存的高效，並使OS能支持非連續性的內存分配。
在程序內存不夠用時，還可以將不常用的物理內存頁轉移到其他存儲設備上，比如磁盤，這就是大家耳熟能詳的虛擬內存。
在上文中提到，虛擬地址與物理地址需要通過映射，才能使CPU正常工作。
而映射就需要存儲映射表。在現代CPU架構中，映射關系通常被存儲在物理內存上一個被稱之為頁表(page table)的地方。
如下圖：
從這張圖中，可以清晰地看到CPU與頁表，物理內存之間的交互關系。
進一步優化，引入TLB（Translation lookaside buffer，頁表寄存器緩沖）
由上一節可知，頁表是被存儲在內存中的。我們知道CPU通過總線訪問內存，肯定慢於直接訪問寄存器的。
為了進一步優化性能，現代CPU架構引入了TLB，用來緩存一部分經常訪問的頁表內容。
如下圖：
對比前面那張圖，在中間加入了TLB。
為什么要支持大內存分頁？
TLB是有限的，這點毫無疑問。當超出TLB的存儲極限時，就會發生 TLB miss，之后，OS就會命令CPU去訪問內存上的頁表。如果頻繁的出現TLB miss，程序的性能會下降地很快。
為了讓TLB可以存儲更多的頁地址映射關系，我們的做法是調大內存分頁大小。
如果一個頁4M，對比一個頁4K，前者可以讓TLB多存儲1000個頁地址映射關系，性能的提升是比較可觀的。
調整OS內存分頁
在Linux和windows下要啟用大內存頁，有一些限制和設置步驟。
Linux：
限制：需要2.6內核以上或2.4內核已打大內存頁補丁。
確認是否支持，請在終端敲如下命令：
# cat /proc/meminfo | grep Huge
HugePages_Total: 0
HugePages_Free: 0
Hugepagesize: 2048 kB
如果有HugePage字樣的輸出內容，說明你的OS是支持大內存分頁的。Hugepagesize就是默認的大內存頁size。
接下來，為了讓JVM可以調整大內存頁size，需要設置下OS 共享內存段最大值 和 大內存頁數量。
共享內存段最大值
建議這個值大於Java Heap size，這個例子里設置了4G內存。
# echo 4294967295 > /proc/sys/kernel/shmmax
大內存頁數量
# echo 154 > /proc/sys/vm/nr_hugepages
這個值一般是 Java進程占用最大內存/單個頁的大小 ，比如java設置 1.5G，單個頁 10M，那么數量為 1536/10 = 154。
注意：因為proc是內存FS，為了不讓你的設置在重啟后被沖掉，建議寫個腳本放到 init 階段(rc.local)。
Windows:
限制：僅支持 windows server 2003 以上server版本
操作步驟:
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Control Panel -> Administrative Tools -> Local Security Policy
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Local Policies -> User Rights Assignment
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雙擊 “Lock pages in memory”, 添加用戶和組
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重啟電腦
注意: 需要管理員操作。