软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)提出使用集中化的网络控制,即使用一个控制器通过建立全局网络视图来管理整个网络。然而面向大型广域网部署时,这种单控制器逻辑集中控制方式对控制平面性能和其可扩展性方面存在较多限制。分布式控制平面的研究因此开始受到重视,其中控制器的部署更是成为研究的热点。本文对于分布式控制平面控制器部署问题的研究与应用进行了分析和探讨,指出控制器架构由静态架构向动态架构发展的趋势,并将多控制器的部署问题研究归纳为:给定一个网络拓扑,需要多少个控制器能够满足网络需求,实现寻找控制器最优位置的部署方法,以及根据网络流动态变化实现控制平面的动态优化。本文主要工作及贡献如下:1)针对控制器部署中如何选取控制器数目及其与控制路径可靠性的关系问题,提出基于控制路径连通度的方法实现控制器部署。首先通过建立故障场景度量模型,定义控制路径连通度,将控制器部署问题模型化为寻求最小故障场景度量值的问题;其次设计一个基于贪婪的控制器放置算法(Greedy-Based Controller Placement,GBCP)来实现控制器域的划分。理论分析及实验结果表明,通过调整网络拓扑中控制器数目能够降低控制路径失效率,提升系统可靠性,且该方法能够同时满足时延约束。2)针对控制器部署完成后可能涉及的管控开销问题,提出基于节点代价和控制路径连通效能的控制器部署方案。首先定义节点代价,包含数据收集代价、路由代价和同步代价三部分。其次利用部署模型建立的Top-k策略,在满足控制路径连通度阈值的节点集合中寻找最优控制器部署位置。理论分析及实践结果表明,节点代价中三个度量参数的合理选取能够降低控制器部署完成后系统管控开销。3)针对现有研究中没有合并考虑控制器间的负载分布变化,以及现有的控制平面如何应对网络动态变化的问题,提出交换机迁移算法(Switch Migration Algorithm,SMA)和控制器池伸缩容量算法(Controller pool Scalable Capacity Algorithm,CSCA)。交换机迁移算法通过将超载控制器域内交换机向未超载控制器域进行迁移,实现各控制器域间负载均衡;控制器池伸缩容量算法通过动态伸缩实现池内控制器数调整,提高系统资源利用率。理论分析及实验结果表明,该方案在两个不同的随机拓扑中对控制器使用数目和管理开销都要低于对比方案。