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作为一种创新型的计算模式，云计算受到了来自国家、企业、科研单位等多方面的青睐。数据中心作为云计算的底层基础设施，其产业发展十分迅猛。在云计算环境中，基础设施提供商(Infrastructure Provider,InP)通过虚拟化技术将底层基础设施抽象为虚拟资源池并进行统一管理。服务提供商(Service Provider,SP)按需租赁虚拟资源，并可以灵活方便地在虚拟资源之上部署自己的服务，节省基础设施成本与维护代价。 在传统的数据中心中，InP利用主机虚拟化技术（比如Xen、KVM、VMware等）为租户分配资源，以“尽力而为”的方式提供网络服务，没有考虑网络性能隔离和带宽保障，租户也难以灵活控制网络资源。这导致传统数据中心在网络性能隔离、网络安全、带宽保障以及资源管理等方面存在诸多问题。因此，一些研究建议InP以虚拟数据中心(Virtual Data Center,VDC)的方式分配资源。所谓VDC是指物理数据中心的一个切片。VDC的建立需要InP做到灵活细粒度的网络控制。基于软件定义网络（Software-defined Networking，SDN）的技术，数据中心可以方便有效地以VDC的形式进行资源分配。当前基于SDN的数据中心资源分配与管理还存在诸多挑战，比如为VDC分配资源时提高物理资源利用率、在分配资源时保证租户的可靠性需求、由于VDC数量不断增大与流表空间不足所产生的扩展性问题。 本文针对软件定义数据中心在资源分配与管理方面所存在的问题，主要开展了以下工作: (1)针对传统数据中心中资源利用率不足的问题，研究了如何同时考虑多种资源属性（计算、内存、流表项以及链路带宽），提高物理资源利用率、提高VDC请求接受率的问题。本文从理论上分析了VDC映射的问题，并指出VDC映射是一个在线资源分配问题。本文提出了一种拓扑感知的VDC映射算法，算法利用熵权平衡不同资源属性的权重，并利用拓扑势根据多种资源属性以及节点的拓扑位置来评价节点的重要性。通过仿真验证表明本文所提算法可以有效地提高资源利用率、提高VDC接受率、提高InP的长期收益。 (2)研究了在VDC映射过程中同时考虑VDC可靠性需求的问题。本文首先对考虑可靠性需求的VDC映射问题进行建模，分析了影响VDC可靠性的因素。本文提出了一种基于模块度的节点聚类方法，并利用节点聚类进行资源分配，折中租户的可靠性需求与映射代价，平衡资源利用率和请求接受率，最大化InP收益。最后，基于收益代价比门限经验值，通过动态监控策略，选择高收益代价比的VDC请求，可以进一步最大化InP的利润。大量的仿真实验证明本文所提算法可以满足可靠性需求的同时，能够以较小的代价接受更多的请求，同时提高InP收益。 (3)研究并解决了软件定义数据中心在建立VDC时所存在的扩展性问题。当数据中心内接受的VDC越来越多时，交换机中有限的流表项会很快耗尽，这影响了数据中心以VDC进行资源分配的可扩展性。针对这一问题，本文提出了基于路径ID的转发策略，并通过通配符的方式聚合共享相同链路的路径，以减少流表占用量。为最小化流表占用量，本文对路径ID分配问题进行建模，并给出了计算聚合路径ID的多项式复杂度算法。为减小算法复杂度，本文进一步将问题转化为图顶点着色问题，并提出了R-DSATUR的路径ID分配算法。本文工作是最早利用图着色模型来解决可扩展性路径ID分配问题。实验表明，本文算法可以有效地解决数据中心中因VDC不断增加导致交换机流表项不足的问题，而且基于路径ID的转发策略在网络控制中兼具灵活性与稳定性。