随着云计算产业的高速发展,诸多行业都加入到了云计算的大潮中。而作为承载云计算业务的数据中心网络却面临着业务流量急速增长的挑战。推动数据中心内部网络技术的研究与创新势在必行。而随着业务需求增大,机架内服务器网卡速率势必进行相应提升(40Gbps乃至1OOGbps),受限于交换容量的架顶电交换机将面临巨大压力。光交换相比于电具有速率透明、低能耗以及成本低廉等优点,但在细粒度交换场景中,其控制平面缺乏灵活性。如何将二者优势互补进行数据中心内光电混合组网成为新的研究热点。基于当下对于机架内光互连网络的相关研究成果以及SDN技术与数据中心网络相结合思路,为实现在机架内SDN智能化,本文提出了一套机架内光电混合组网方案,结合SDN技术将流量在光电两套网络中进行弹性调度,以缓解机架间电交换网的压力,结合网络控制器技术,完成流量控制。在面向服务器的光互连网络中,通过研究Fastpass框架以及DPDK技术,扩展设计出了光互连系统中的网络控制器,实现一种适用于光互连场景下新的时隙分配算法以及光交换设备的控制逻辑,并通过实验验证其运算能力以及网络承载量。结合上述研究成果,针对机架内光互连中数据发送时间精度以及光设备切换效率问题,本人提出一种周期性时隙规划的OTDM快速光交换优化方案。其中,(1)利用FPGA设计实现了一种适用于该场景下基于高速光开关器件的光交换机;(2)结合DPDK技术优势设计实现了在服务器端的TDM式网络代理解决方案,通过测试两者相关指标证明其实用性。论文最后分析了实际应用场景下,该光互连系统所面临的时间同步问题并给出通过硬件设备解决该问题的方案设想。该系统作为一种新的应用于数据中心机架网络的光互联方案,具有一定探究性及试验性,也希望为该方向的未来研究工作提供一种研究思路。