I/O虚拟化解决方案主要有三种：仿真设备模型、直接分配设备模型、虚拟设备模型。

①仿真设备模型。用软件模拟真实硬件的所有行为。仿真设备通过软件方法模拟操作系统能够识别的物理设备，通常也是现实世界中存在的设备，如硬盘、以太网卡等。因此，可直接使用客户机操作系统及基本输入输出系统（BIOS）对该设备的驱动程序。

②虚拟设备模型。又称I/O半虚拟化模型。该模型将设备的驱动分为三个部分：前端驱动（front-end driver）、后端驱动（back-end driver）、原生驱动（native driver）。前端驱动运行在客户机操作系统内，需要修改操作系统内核源码来实现，后端驱动和原生驱动运行在VMM中或一个特权客户域中。前端驱动负责将客户机操作系统的I/O请求传递给后端驱动，后端驱动解析收到的I/O请求并映射到实际的物理设备，最后交给原生驱动来控制真实的硬件完成I/O请求，完成请求后，后端驱动通知前端驱动数据已准备就绪，前端驱动向客户机操作系统报告I/O操作完成。

③直接分配设备模型。该模型直接分配物理I/O设备给虚拟机，虚拟机内部驱动程序和硬件设备直接通信，只需要经过少量，甚至不经过VMM的管理，但该模型需要硬件虚拟化支持，以隔离和保护硬件资源。

相比于传统的I/O设备，I/O虚拟化具有以下优势：

①管理灵活。通过将物理连接从上层协议中抽象出来，I/O虚拟化与传统的网络信息中心（NIC）和主机总线适配器（HBA）架构相比，提供了更大的灵活性、更高的利用率和更快的配置。

②降低成本。虚拟化I/O设备降低了设备成本，简化了服务器管理。

③提高密度。I/O虚拟化可以在有限的空间上建立更多的I/O连接，从而提高了实际I/O密度。