软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)作为一种新型网络架构,有望解决传统网络僵化并推动网络创新。SDN将控制逻辑从网络设备中抽离并形成逻辑集中的控制平面,同时提供可编程接口,为网络管理带来极大便利性。SDN的控制平面尽管在逻辑上集中,但由于性能等各方面的限制,要求其架构为多控制器互相协调管理,因此控制器的部署问题成为优化控制平面的研究热点之一。本文结合SDN的特点与优势,研究基于数据流感知的SDN控制方法,对应用于数据中心的SDN的控制平面与转发平面进行优化。本文首先针对多控制器的控制平面提出流量感知的可兼容控制器动态调整方案,并利用SDN对数据流的感知和控制能力,解决SDN数据中心网络中多对一通信造成的TCP Incast问题。最后,提出基于SDN技术的服务器集群负载均衡设计方案。本文工作主要包括以下三个部分:(1)基于流量感知的可兼容控制器动态调整。本文提出一种多层次的多路划分方法解决控制器部署问题,降低划分复杂度,并具有并行计算的特性,通过现有并行架构提高速率。该算法根据流量分布进行域的划分和动态调整,再选择控制器位置,能够有效保证控制器的负载均衡,减少跨域流的生成,保证上层应用不受底层控制状态不一致造成的性能损失。(2)基于SDN的数据流传输策略。该策略在D2TCP的基础上,利用SDN集中控制的思想以及对流的控制技术,预防TCP Incast的发生。借助SDN特性将多对一通信模式的流与其它流区隔开,进行单独监控。SDN控制器根据当前的全局交换机资源进行判断,统一调度,保证有充足的缓冲资源应对多对一通信。该解决方案在长短流并存的情况下,保证吞吐率的同时,使多对一通信快速完成,确保短流的低延时要求。(3)基于SDN的服务器负载均衡设计方案。基于SDN实现服务器集群的负载均衡,可直接使用网络分流的方式实现,不再需要专门的调度器,对服务器也无特殊要求,如支持IP隧道协议或者进行复杂的网络配置等。同时,不再限制SDN服务器集群集中于同一个网段,提高负载均衡方法的可扩展性。