伴随着应用复杂性以及其所需处理数据量的不断增加,从工业界到学术界,越来越多的用户开始选择将应用部署在数据中心中来满足相关的资源需求。而作为数据中心的重要组成部分,互联网络很大程度上决定了数据中心工作效率的高低与用户程序性能的优劣。与此同时,网络领域也迎来了两种重要的新技术,软件定义网络（Software-Defined Networking,SDN）以及可编程硬件。SDN网络大大减轻了管理员日常网络运维的负担,而可编程数据平面则打破以往数据层功能固定的限制,进一步为SDN网络带来了更多灵活性。在这样的趋势下,如何利用可编程网络硬件,来提升数据中心中服务以及应用的性能,是充满挑战同时也极具现实意义的研究方向。本文紧跟上述研究方向,重点关注三种数据中心中重要的基础服务,基于可编程网络硬件,针对性的优化网络流量调度算法来提升它们的性能。本文的主要工作和创新点包括:1.由于热点数据的存在,数据中心中的分布式数据库往往面临负载分布不均的问题。为此,本文利用可编程数据平面以及SDN技术,在单个可编程交换机内部完成数据库的负载均衡任务。本文针对任务的需求、可编程交换机的硬件特点等,将负载均衡任务分为两个部分,分别在交换机CPU以及ASIC流水线上实现。我们基于Tofino可编程交换机完成了原型系统的实现,从负载均衡效果、扩展性等方面进行了测试,验证了所设计方法的有效性。2.数据中心中的诸多任务对于各类资源都会进行竞争,尤其是网络资源,很大程度上决定了任务的完成时间。因此,在本文中,基于不同类别应用的网络需求,我们设计了一种全局式的流量调度策略。首先我们通过对任务网络传输情况的分析总结,提出了最晚到达时间的概念。然后在此概念的基础上,设计了调度策略,可以在保证性能的同时,最小化计算图类任务的网络带宽占用,然后将空余的网络资源分配给其它任务。从而达到提升数据中心网络的整体效率的目的。实验结果表明本文设计的策略可以有效减少任务完成时间。3.鉴于可编程设备在数据中心网络中的部署通常是以增量部署的方式进行,在此前提下,本文以基于sketch的网络测量任务为例,设计了一种混合可编程网络环境中的测量方法。该方法首先基于网络历史流量信息或者网络拓扑结构,选取最合适的可编程交换机的部署位置,来优化sketch测量模块的流量覆盖率以及测量数据品质。然后利用SDN技术,收集并选取sketch上的测量数据,完成整个测量任务。4.为了提升网络中已部署可编程硬件的测量效率,我们设计了一种SDN动态路由算法,更加有效的减少sketch测量的误差。该策略结合sketch测量与可编程硬件的特性,通过路由的决策以及sketch的配置来提升各个sketch测量点的准确性。然后,在离线策略的基础上,我们还提出了一种动态的路由调整算法,可以在允许的开销范围之内,针对网络中拓扑以及流量特征的变化完成路由策略的调整,进一步提升测量任务对于网络的适应性。