單根I/O虛擬化（SingleRootI/OVirtualizationSR-IOV)就是其中的一項優化技術。SR-IOV是PCI-SIG推出的一項標準，是“虛擬通道”的一個技術實現，用于將一個PCIe設備虛擬成多個PCIe設備，每個虛擬PCIe設備如同物理PCIe設備一樣向上層軟件提供服務。
　　
　　傳統的虛擬服務器虛擬機管理程序提供虛擬機（VM）的資源，模擬每一臺物理服務器的功能，使每個虛擬機獨立的運行。對于I/O，即意味著每個虛擬機使用虛擬的I/O設備是由虛擬機管理程序提供的。雖然這非常適用于虛擬化，但這樣通常情況下效率是不高的。
　　
　　SR-IOV是一種不需要軟件模擬就可以共享I/O設備I/O端口的物理功能的方法。這個過程創造了一系列I/O設備物理端口的虛擬功能。每個虛擬功能都被直接分配到一個虛擬機，因此實現了接近本機的性能。
　　
　　傳統的多核虛擬服務器管理程序執行以下步驟來處理收到的I/O：
　　
　　一個CPU核心對數據包進行中斷和檢查，并確定由哪些VM來接受它。
　　
　　服務于虛擬機的CPU核心進行中斷和處理I/O。
　　
　　最初的CPU核心將收到的數據包返回到正常的工作路徑中。
　　
　　而SR-IOV規范的目標是在繞過虛擬機參與數據遷移過程中實施標準化，為每個虛擬機提供獨立內存空間、中斷和DirectMemoryAccess(DMA)流。SR-IOV架構的設計允許一個I/O設備支持多個虛擬功能，同時將每個功能的硬件成本降至最低。SRIOV引入了兩個新的功能類型：
　　
　　物理功能（PhysicalFunctions，PFs）：這是一些支持SR-IOV擴展功能的PCIe功能，被用于配置和管理SR-IOV功能特性。
　　
　　虛擬功能（VirtualFunctions，VFs）：這是一些“精簡”的PCIe功能，包括數據遷移必需的資源，以及經過謹慎精簡的配置資源集。他們不支持物理設備的管理。
　　
　　雖然SR-IOV標準可以適用于網絡和存儲的I/O，在現在和將來對它的期望也僅僅在網絡方面。虛擬服務器的性能問題主要集中在以太網流量上，通常虛擬服務器會產生大量的網絡流量，而流量的增長就意味著成本的支出。相對于網絡來講，存儲的I/O成本則可以忽略不計，不需要特別進行優化。
　　
　　先進的管理解決方案
　　
　　在改善虛擬機的性能上，傳統的管理解決方案是直接管理I/O（或傳遞引導），這就要求為每個虛擬機分配一個唯一的物理端口，然后進行管理。這種方法的確可以提高性能，但卻受到可以連接到物理服務器的端口數量的限制。
　　
　　這樣的后果之一就是網絡適配器，交換機端口和電纜會變得很復雜，而且直接管理I/O也不能和虛擬機的遷移相互兼容。在虛擬機遷移的時候，需要手動的關閉和重啟，顯然這并不是最佳的優化方案。
　　
　　SR-IOV提供了一項功能以多個獨立物理設備呈現的機制。支持SR-IOV的設備可以配置成以多個虛擬功能形式呈現在PCI配置空間中，每個都有它們自己的PCI配置空間。然后VMM可以通過模擬配置空間來分配一個或者多個虛擬功能給虛擬機。
　　
　　每個虛擬功能可以支持針對PCIe層中I/O相關功能的一個特有且單獨的數據路徑。在網絡設備中使用SR-IOV可使一個端口（功能）的帶寬分成更小的塊，然后通過一個標準接口分配到特定虛擬機或者客戶端中。為了進一步加強PCIe層中不同設備的可操作性，還創建了一個配置和管理的通用方法體系。這種資源的共享提高了在一個支持SR-IOV的PCIe設備上任何特定資源的總利用率，從而降低了虛擬系統的成本。最后，SR-IOV的是和虛擬機的遷移相互兼容的。
　　
　　SR-IOV的系統建立在自身發展的過程。它不僅需要適配器，交換機和管理程序供應商的支持，同時也需要通過服務器廠商的支持。服務器廠商可以通過增加管理工具，來實現完全可靠的解決方案。目前，SR-IOV得到了RedHat的Linux6系統和SUSE的Linux11（以及后續版本）系統的支持，其他管理程序的供應商也被期望能夠支持SR-IOV。
　　
　　總的來說，SR-IOV實現了將PCI功能分配到多個虛擬接口以在虛擬化環境中共享一個PCI設備的資源。SR-IOV能夠讓網絡傳輸繞過軟件模擬層，直接分配到虛擬機。這樣就降低了軟加模擬層中的I/O開銷。SR–IOV將會成為一個優化虛擬服務器的I/O的關鍵性技術，在最大程度上節約虛擬機的運行成本。SR-IOV將提供一個比多物理端口方案更具成本效益的解決方案。