网络功能虚拟化和软件定义网络技术的发展使得越来越多的通信服务被转移到运营商的数据中心内部,形成了软件定义的网络功能虚拟化系统,也使得保障该系统的性能成为亟待解决的问题。在总结现有方法和研究成果的基础上,本文从该系统的子部分切入,将研究内容分为四个方面:虚拟网元的资源分配、控制平面的请求分配、数据平面的链路故障检测以及数据平面的传输路径追踪。本文的主要内容总结如下。在虚拟网元的资源分配方面,本文提出一种基于服务链实例的资源分配方案。在构建服务链实例的过程中,该方案能够对服务链的资源利用率、吞吐量以及处理时延进行保障。为了将构建好的服务链实例嵌入到数据中心的服务器内,本文定义了一个凸优化问题,该问题的优化目标是最小化服务链实例嵌入后的平均传输时延。为了提升方案的可用性,在嵌入服务链实例时,本文采用了交替方向乘子技术,将嵌入的计算过程分布到多台服务器上并行执行,提升了嵌入的效率。我们搭建了 fat-tree拓扑并进行了真实实验。实验结果表明,与现有方案相比,该方案在大幅提升服务时延满足率的同时,也显著提升了资源利用率和吞吐量。在控制平面的请求分配方面,本文提出一种基于队列机制的请求分配方案,通过构建分级队列,使不同请求在相应队列中进行调度。为了将请求调度给合适的控制器进行处理,本文提出了一种基于网络压力最大化的调度策略。为了提升方案的可用性,本文在调度策略的性能和开销之间进行了权衡。我们在fat-tree和VL2拓扑上进行了模拟实验。实验结果表明,与现有方案相比,该方案在提升请求吞吐量的同时,降低了控制平面的响应时延。在数据平面的链路故障检测方面,本文提出一种基于探测矩阵优化的链路故障检测方案。该方案仅使用部分路径覆盖数据平面的所有链路,并且仅在这部分路径上维护探针,从而显著降低了维护探针的开销。在此基础上,本文提出了两种探测路径的质量指标,以支持对特定质量的探测路径进行选择。我们在fat-tree和VL2拓扑上进行了模拟实验。实验结果表明,与现有方案相比,该方案能同时降低链路探测的用时、带宽占用率及服务器负载。在数据平面的传输路径追踪方面,本文提出一种基于概率采样的传输路径追踪方案。该方案仅需在交换机上安装三条规则,同时仅需在数据包头内占用两个VLAN大小的空间。基于数据中心拓扑的对称性,本文提出了一种能够快速收敛的路径重建方法。我们在fat-tree拓扑上进行了模拟实验。实验结果表明,与现有方案相比,该方案花费更少的路径重建时间,并降低了对交换机流表空间和数据包头空间的需求。