面对网络设备激增、网络结构复杂、数据流量急剧增长等挑战性问题,传统的IP网络管控困难、配置复杂等缺点随之显现出来,此时,软件定义网络（Software Defined Network,SDN）应运而生,并迅速成为一个研究热点。其中保障SDN网络中的QoS（Quality of Service,服务质量）成为重点研究内容。SDN数据中心业务流主要分为长流和短流。长流有着持续时间长、时延不敏感、带宽需求高的特点;而短流持续时间短、时延敏感程度高、带宽需求低。短流的流量占总流量不足20%,但流量条数则约占总流量数目的80%以上;相反,长流的流量占总流量80%以上,但流量条数不足总流量数目的20%。研究发现,在出端口队列中长流往往在短流前,造成短流长时间等待,极易引发网络拥塞。另外,SDN的QoS可靠性的研究模型主要分为单控制器和多控制器。单控制器在大规模SDN网络中常会遇到性能瓶颈。当控制器负载较大时,单控制器通常会错过交换机的传送请求,轻则造成数据堆积,重则引起网络瘫痪。于是,研究者们提出多控制器的SDN结构,但多控制器SDN网络中仍存在控制器失效问题。针对上述问题,本文主要研究内容为以下两点:（1）SDN业务流QoS保障算法中设置了排队机制和路由保障机制。在业务流接收端口根据长短流的特点将短流设置为高优先级队列,由SDN控制器优先调度的排队机制;将长流设置为低优先级队列,同时采用路由保障算法进行补偿。路由保障算法首先删除不满足长流带宽需求的链路,再计算最短时延路径。根据两种业务流特点提出排队机制和路由保障机制,提高了网络通信服务质量的要求,同时避免了网络的拥塞。使用FPGA和万兆以太网接口对SDN中的业务流进行仿真,提高了算法效率并验证了算法对于网络时延与带宽的优化,体现出了FPGA并行运算的优势。（2）针对SDN多控制器网络结构中单个控制器发生故障的场景,使用交换机迁移的方法快速恢复失控交换机的运行,保障了网络的QoS可靠性。为了保障交换机迁移后网络的稳定运行在生成新的迁移方案时,考虑将时延与负载两个重要因素作为遗传算法的目标函数。通过实验可验证该算法在FPGA上具有高效性,同时使得恢复后的网络负载更加均衡。