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　　I/O虛擬化的關鍵在于解決I/O設備與虛擬機數據交換的問題，而這部分主要相關的是DMA直接內存存取，以及IRQ中斷請求，只要解決好這兩個方面的隔離、保護以及性能問題，就是成功的I/O虛擬化。
　　

　　和處理器上的Intel VT-i和VT-x一樣，Intel VT-d技術是一種基于North Bridge北橋芯片(或者按照較新的說法：MCH)的硬件輔助虛擬化技術，通過在北橋中內置提供DMA虛擬化和IRQ虛擬化硬件，實現了新型的I/O虛擬化方式，Intel VT-d能夠在虛擬環境中大大地提升 I/O 的可靠性、靈活性與性能。

　　傳統的IOMMUs(I/O memory management units，I/O內存管理單元)提供了一種集中的方式管理所有的DMA——除了傳統的內部DMA，還包括如AGP GART、TPT、RDMA over TCP/IP等這些特別的DMA，它通過在內存地址范圍來區別設備，因此容易實現，卻不容易實現DMA隔離，因此VT-d通過更新設計的IOMMU架構，實現了多個DMA保護區域的存在，最終實現了DMA虛擬化。這個技術也叫做DMA Remapping。

　　I/O設備會產生非常多的中斷請求，I/O虛擬化必須正確地分離這些請求，并路由到不同的虛擬機上。傳統設備的中斷請求可以具有兩種方式：一種將通過I/O中斷控制器路由，一種是通過DMA寫請求直接發送出去的MSI(message signaled interrupts，消息中斷)，由于需要在DMA請求內嵌入目標內存地址，因此這個架構須要完全訪問所有的內存地址，并不能實現中斷隔離。
　　
　　VT-d實現的中斷重映射(interrupt-remapping)架構通過重新定義MSI的格式來解決這個問題，新的MSI仍然是一個DMA寫請求的形式，不過并不嵌入目標內存地址，取而代之的是一個消息ID，通過維護一個表結構，硬件可以通過不同的消息ID辨認不同的虛擬機區域。VT-d實現的中斷重映射可以支持所有的I/O源，包括IOAPICs，以及所有的中斷類型，如通常的MSI以及擴展的MSI-X。

　　VT-d進行的改動還有很多，如硬件緩沖、地址翻譯等，通過這些種種措施，VT-d實現了北橋芯片級別的I/O設備虛擬化。VT-d最終體現到虛擬化模型上的就是新增加了兩種設備虛擬化方式：
　　

　　左邊是傳統的I/O模擬虛擬化，右邊是直接I/O設備分配

　　直接I/O設備分配：虛擬機直接分配物理I/O設備給虛擬機，這個模型下，虛擬機內部的驅動程序直接和硬件設備直接通信，只需要經過少量，或者不經過VMM的管理。為了系統的健壯性，需要硬件的虛擬化支持，以隔離和保護硬件資源只給指定的虛擬機使用，硬件同時還需要具備多個I/O容器分區來同時為多個虛擬機服務，這個模型幾乎完全消除了在VMM中運行驅動程序的需求。例如CPU，雖然CPU不算是通常意義的I/O設備——不過它確實就是通過這種方式分配給虛擬機，當然CPU的資源還處在VMM的管理之下。

　　I/O設備共享：這個模型是I/O分配模型的一個擴展，對硬件具有很高的要求，需要設備支持多個功能接口，每個接口可以單獨分配給一個虛擬機，這個模型無疑可以提供非常高的虛擬化性能表現。

　　運用VT-d技術，虛擬機得以使用直接I/O設備分配方式或者I/O設備共享方式來代替傳統的設備模擬/額外設備接口方式，從而大大提升了虛擬化的I/O性能。