近年来,虚拟化技术作为云计算的基础,得到了广泛应用,与此同时,虚拟机的安全问题也得到了越来越多的关注。其中,虚拟机自省(Virtual Machine Introspection,VMI)作为一种在虚拟机外部监控虚拟机内部运行状态的方法,充分利用了虚拟机管理器(Virtual Machine Monitor或Hypervisor)的隔离特性以及介于硬件和虚拟化操作系统之间的新的抽象层次,为解决虚拟机安全问题提供了新视角。本文通过研究和分析虚拟机自省领域的主流代表应用,揭示了 VMI技术在云环境大规模虚拟机安全监控应用场景中的疏漏。现有的VMI存在资源消耗高、运行时间长的困境,无法很好地适应云环境。本文针对此种现状,提出了一种基于CPU硬件特性的VMI触发机制。本文根据实验进行论证,证明了此机制能够:1、通过VMFUNC主动触发VMI程序运行,克服了以往VMI程序常驻带来的大量资源消耗;2、通过VMFUNC进行页表切换避免VMI程序的执行中断虚拟机(Virtual Machine,VM)的执行,提高了 VM执行的效率。基于此种机制,本文还设计并实现了 VMI-as-a-service系统,分为VMFUNC感知模块、参数传递模块和VMI启动模块三个模块。本文详细交代了各模块的功能与工作流程,在实验环节对原型系统的性能测试结果表明,本文提出的VMI-as-a-service系统在实际应用中的表现明显超越了现有的VMI系统,符合理论分析的预期。这有力的解决了云环境中大规模虚拟机安全监控的困难,为云计算中VMI的模式提供了新思路。