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近年来，学术界和工业界对未来新型网络体系结构和新型业务进行了广泛研究，软件定义网络(SDN)的兴起为其提供了一种全新的解决手段。对SDN的研究主要集中在控制平面和数据平面，OpenFlow作为SDN控制平面与数据平面通信的南向接口，已经成为该领域最具代表性的技术之一。随着OpenFlow的快速发展，面向OpenFlow的应用层出不穷，这些应用对数据存储的需求也日益强烈，而目前针对OpenFlow存储相关的研究工作尚且较少。因此，面向OpenFlow的存储技术具有重要的研究意义。 在面向OpenFlow的应用中，数据通过交换机进行转发和存储，而OpenFlow交换机对数据转发效率、延迟和吞吐率等性能指标要求较高，故面向OpenFlow的存储需要解决存储效率低、延迟高、吞吐率小的问题。本文首先考虑存储对转发功能的影响，并对存储架构进行了优化。进而，基于优化后的架构，尝试从存储效率、延迟及吞吐率等方面提升存储QoS。研究内容涉及面向OpenFlow的存储架构、文件系统设计及存储预处理算法等方面。主要成果概括如下: 1.将传统的存储架构直接应用于OpenFlow交换机会导致其转发性能的下降，本文提出一种不影响OpenFlow交换机转发性能的存储架构，该架构将转发和存储分离，转发端只负责数据的简单处理和转发，而相对耗时的存储操作被转移至存储端执行，以此来保证交换机的线速转发性能;此外，研究并设计了用于转发端与存储端通信的新协议，并对交换端封装存储报文的指令进行了实现和优化。实验结果验证了所提存储架构支持OpenFlow交换机的高效存储。 2.在存储端分别从设备选取和软件设计两方面进行优化，最大限度利用其存储能力，从而尽可能地保障了系统的存储性能。本文选取适用于网络数据处理的多核网络处理器作为存储端硬件设备，软件设计方面的优化体现在设计出适用于多核网络处理器的轻量级嵌入式文件系统OSFS。实验结果表明该文件系统可靠性较高，支持对新文件的高效创建，读写速率相比于主流嵌入式文件系统有近10％的提升，此外，OSFS还具有较好的存储均衡性和稳定性。 3.探究了存储预处理阶段数据帧重构过程，将数该过程中重构数据帧导致的延迟称为交付延迟，并基于帧重构过程建立了以交付延迟最小化为目标的优化模型，利用朴素缓冲管理算法(PBM)实现了数据帧重构;在此基础上，深入研究流式数据的包间依赖特性，提出了优化的缓冲管理算法(OBMG)，消除了帧重构过程中冗余的数据拷贝操作。实验结果表明:相比PBM算法和最著名的在线算法(BKO)，OBMG算法在平均交付延迟方面分别降低了55.6％和35.6％;在CPU开销方面，OBMG算法比BKO算法至少降低了12.5％。 4.进一步研究了存储预处理阶段数据帧重构过程，将重构出的数据帧与传输的数据帧总数之比定义为有效吞吐率，基于帧重构过程建立了以有效吞吐率最大化为目标的优化模型，针对传统缓冲管理中缓冲区有界导致大帧重构时溢出的局限性，提出了一种全新的缓冲管理算法(GGBM)，该算法使用链式缓冲结构，动态为重构中的数据帧分配内存空间，从缓冲机制上解决了重构失败的问题，从而保证了有效吞吐率。仿真结果表明GGBM算法能获得最佳有效吞吐率;在缓冲利用率方面，GGBM算法相比业内熟知的WKBM算法至少提高了46.7％。