近年来,随着信息化建设的不断推进,服务上云已成主流趋势。为满足数量激增的云上服务需求,大量数据中心正在布局实施建设。数据中心是一个组件种类繁多、数目庞大且组件间联系密切的精密系统,不仅包括了一组服务器集合,还搭配了相应的网络设备以及空调、水冷和电源等基础设施。一方面,数据中心设备的多样性和复杂性带来了管理难题,使高效完成数据中心的运营运维工作成为管理人员的迫切需求。另一方面,数据中心运行产生的高额能耗成本已经逐渐超过其建设成本,如何降低能耗亟待解决。本文从上述两方面出发,以软件定义网络(Software Defined Network,SDN)为构架,设计并实现数据中心基础设施管理(Data Center Infrastructure Management,DCIM)系统,帮助数据中心管理人员高效完成运营运维工作。同时,设计实现基于Q学习的能量有效路由算法,有效提升数据中心网络能效。本文首先分析了数据中心基础设施管理系统和节能算法的研究背景及国内外研究现状,明确研究内容。然后进行系统需求分析明确设计目标,通过对系统服务的用户进行用例分析完成功能性需求分析,并在非功能性需求中说明系统性能指标。随后阐述系统的详细设计与实现过程,分析并设计对应模块的数据库表,根据需求完成系统各功能模块的设计实现。具体实现的模块分为运营、运维和SDN三大模块,其中运营模块细分为资产管理、容量管理和能效管理三部分;运维模块由设备监控、告警管理和用户管理组成;SDN模块包括网络拓扑管理、链路带宽利用率检测和节能算法模块。最后完成系统的功能性测试和非功能性测试并分析测试结果。