Virtio由前端驱动和后端处理程序构成，前端驱动（front-end，如virtio-blk、virtio-net等）是在Guest中存在的驱动程序模块，而后端处理程序(back-end)是在QEMU中实现的。在这前后端驱动之间，还定义了两层来支持Guest与QEMU之间的通信。其中，"virtio"这一层是虚拟队列接口，它在概念上将前端驱动程序附加到后端处理程序。一个前端驱动程序可以使用0个或多个队列，具体数量取决于需求。例如，virtio-net网络驱动程序使用两个虚拟队列(一个用于接收，另一个用于发送)，而virtio-blk块驱动程序仅使用一个虚拟队列。虚拟队列实际上被实现为跨越Guest OS和hypervisor的联系，但它可以通过任意方式实现，前提是Guest OS和virtio后端程序都遵循一定的标准，以相互匹配的方式实现它。
virtio-queue实现了环形缓冲区(ring buffer)，用于保存前端驱动和后端处理程序执行的信息，并且它可以批量的方式保存前端驱动的多次I/O请求，并且交由后端去批量处理，减少虚拟运行环境的模式切换，从而提高Guest与hypervisor信息交换的效率。
virtio作为一种设备，同样也处在Linux kernel对设备模型的管理之下，virtio使用了virtio pcibus类型的虚拟总线，当命令行传入virtio时，Qemu会根据注册的virtio_net_pci_info进行virtio net设备的初始化，并在Qemu自身模拟的pci bus层加入了virtio net设备的初始化信息。
当Qemu加载Guest OS后，Guest OS的Bios和Kernel的启动过程中会对Pci设备进行枚举和资源的分配。
当总线类型注册后，/sys/bus/目录下，创建了一个新的目录virtio，在该目录下同时创建了两个文件夹为devices和drivers。表示创建virtio总线，总线支持设备与驱动devices和drivers目录。
对PCI设备进行枚举和资源分配中介绍了，对于枚举的设备，关联到总线链表中。函数module_pci_driver(&virtio_pci_driver),调用pci_register_driver，就是对链表的每一个Pci设备进行探测，遍历注册的驱动是否支持该设备，如果支持，调用驱动probe函数，完成启用该Pci设备，同时在virtio总线进行注册设备。
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