四、virtio 半虚拟化驱动

virtio 是半虚拟化 hypervisor 中位于设备之上的抽象层，virtio 并没有提供多种设备模拟机制（针对网络、块和其他驱动程序），而是为这些设备模拟提供一个通用的前端，从而标准化接口和增加代码的跨平台重用。

在传统的完全虚拟化环境中，hypervisor 必须捕捉guest OS的IO请求，然后模拟物理硬件的行为。尽管这样做可以运行未更改的操作系统，但它的效率比较低（如下图左边部分）。在半虚拟化的实现中，来宾操作系统知道自己运行在 hypervisor 之上，并包含了充当前端的驱动程序，而Hypervisor 为特定的设备模拟实现后端驱动程序（下图的右边部分）。

目前，有不少虚拟机都采用了virtio半虚拟化驱动来提高性能，如KVM和Lguest。virtio分别为块设备（virtio-blk），比如磁盘，console设备（virtio-console），网络设备（virtio-net）、PCI 模拟（virtio-pci）和 balloon （virtio-balloon）驱动程序列出了 5 个前端驱动程序，每个前端驱动程序在 hypervisor 中有一个对应的后端驱动程序。

在virtio的架构中（如下所示），前端驱动（frondend，如virtio-blk、virtio-net等）是在客户机中存在的驱动程序模块，而后端处理程序（backend）是在QEMU中实现的，因此后端驱动程序与 hypervisor 的用户空间交互，以通过 QEMU 为 I/O 提供便利。

Virtio半虚拟化驱动的方式，可以获得很好的I/O性能，其性能几乎可以达到和native（即：非虚拟化环境中的原生系统）差不多的I/O性能。但是virtio的也是有缺点的，它必须要客户机安装特定的Virtio驱动使其知道自身是运行在虚拟化环境中，且按照Virtio的规定格式进行数据传输，在客户机中可能有一些老的Linux系统不支持virtio和主流的Windows系统需要安装特定的驱动才支持Virtio。