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Hyper-V采用基于Hyperisor的架构，并且充分利用Windows驱动模型，以便提供广泛的硬件支持。Hypervisor可以把单个服务器划分为多个CPU和内存的容器。由于采用微内核架构，Hyper-V可以提供高效的分区间通信机制，并在此基础上搭建高性能的虚拟I/O架构。根分区包含物理I/O设备，还将提供虚拟栈用来为子分区所实现的I/O服务。
虚拟栈可以实现模拟I/O设备，例如IDE控制器和DEC 21140A网卡。然而模拟这种设备的代价很昂贵。发送单个I/O请求，就有可能导致虚拟栈和子分区之间的多次切换。相反，Hyper-V提供专门为虚机环境所设计的虚拟I/O设备。这些虚拟设备连接到VMBus，这是一个支持即插即用的总线，使用共享内存，以便可以有效地进行分区间通信。Windows虚机可以自动检测到VMBus上的虚拟设备，并且加载合适的驱动程序。
Hyper-V中的虚拟输入/输出采用客户端/服务器架构，在根分区中包含VSP（虚拟服务提供程序），在子分区中包含VSC（虚拟服务客户端）。该架构极大地减少发送I/O请求所需的开销。如果Virtual Server用户把虚机迁移到Hyper-V中，他们将体会到高I/O的工作负载的CPU开销大大降低。
