Hyper-V gồm 3 thành phần chính: Hypervisor ngăn ảo hóa (Virtual stack) và mô hình I/O (nhập/xuất) ảo hóa. Hypervisor là lớp phần mềm rất nhỏ hiện diện ngay trên bộ xử lý (BXL) theo công nghệ Intel-V hay AMD-Vcó vai trò tạo các "partition" (phân vùng) mà thực thể ảo sẽ chạy trong đó.
Hyper-V được tích hợp sẵn trong HĐH Windows Server 2008 R2 và Hypervisor kết nối trực tiếp đến các luồng xử lý của BXL nhờ vậy việc vận hành máy ảo hiệu quả hơn so với kiến trúc ảo hoá trước đây.
Hình 3.2 Mô hình kiến trúc Hyper-V
Máy ảo không có quyền truy cập đến bộ xử lý vật lý mà chỉ “nhìn thấy” bộ xử lý được Hypervisor cấp cho. Máy ảo cũng chỉ sử dụng được thiết bị ảo mọi yêu cầu đến thiết bị ảo sẽ được chuyển qua VMBus đến thiết bị ở phân vùng cha. Thông tin hồi đáp cũng được chuyển qua VMBus. Nếu thiết bị ở phân vùng cha cũng là
thiết bị ảo nó sẽ được chuyển tiếp cho đến khi gặp thiết bị thực ở phân vùng gốc. Toàn bộ tiến trình trong suốt đối với HĐH khách.
3.2.1.1 Hypervisor
Hypervisor đảm bảo tạo ra một hệ thống tách rời thực sự mạnh mẽ hỗ trợ trên đó nhiều hệ điều hành khác nhau bằng cách tạo ra các bộ vi xử lý ảo bộ nhờ Timer và các bộ điều khiển ngắt. Qua đó các hệ điều hành này dựa trên việc sử dụng các tài nguyên ảo hóa này như một hệ thống phần cứng thật sự.
Với vai trò tham gia là một phần tử trong Hyper-V, Hypervisor cung cấp các chức năng cần thiết sau tham gia vào quá trình ảo hóa máy chủ vật lý:
Tạo ra các phân vùng về mặt logic.
Quản lý công việc lên kế hoạch cho bộ nhớ và bộ xử lý cho các máy ảo.
Cung cấp các cơ chế sắp xếp các luồng thông tin vào ra và liên lạc giữa các phân vùng của hệ thống.
Thi hành các quy tắc truy cập bộ nhớ.
Thi hành chính sách sử dụng tài nguyên CPU.
Đưa ra một giao diện chương trình đơn giản được gọi là Hypercalls.