数据中心是云服务的支撑平台。随着云服务的快速发展,数据中心的可生存性和可靠性问题变得越来越重要。目前基于电交换器、传统的多级交换网络、集中部署与管理的数据中心架构,不能很好地满足未来云服务在低时延、可生存性、低成本、可扩展性、设计灵活性与高可用性等方面的需求。因其高带宽、低时延和节能环保的特性,光交换器在未来数据中心中的应用有很大的潜能。本论文基于全光交换与光连接骨干网络,分别对数据中心网络中单核心交换器的故障恢复和数据中心网络服务性能优化进行了设计。核心交换器在外部流量的接入交换和内部流量的交换工作中至关重要,因此一旦核心交换器损坏,可能会导致严重的网络拥堵甚至数据中心的崩溃。基于分布式的数据中心架构,本论文研究两种类型的单核心交换器故障恢复问题。第一种问题是在部署分布式数据中心时考虑核心交换器损坏时的服务快速保护,同时使数据中心部署代价最小。第二种问题是在已经部署好的分布式数据中心中放置一个备份核心交换器来修复单个核心交换器故障,同时使保护代价最小。单个核心交换器发生故障时,保护方案的基本思想为,没有受影响的业务保持其接入和交换方式不变,而受影响的业务则根据预设的保护路由接入到备份核心交换器上进行交换,从而达到故障快速恢复,提高分布式数据中心可生存性的目的。在给出了数据中心外部服务请求和内部业务流量的情况下,论文中分别就上述两种单核心交换器故障恢复问题给出了ILP算法,并通过仿真实验验证了设计方案。通常情况下,数据中心部件模块分布在骨干网的节点上,用户通过预定的路由接入到数据中心相应的接口模块获取服务。对服务提供商来说,为用户提供优质的云服务是非常重要的,服务时延和服务失效率是服务性能的两个非常重要的参数。在本论文中,基于链路的失效率和链路时延的联合考虑,我们研究光网络中的数据中心为用户提供优质云服务的路由设计问题。目标是要通过用户接入到数据中心的接入点和接入路由的设计来提高整个数据中心系统服务的性能。通过传输时延代价因子,将链路的时延代价和失效代价结合起来计算到路径代价中。基于数学变换,提出一种方便高效计算路径失效率的方法,从而将目标函数转化为线性表达式。然后针对建立的数学模型设计了ILP和启发式两种解决方法,对这两种解决方法进行仿真验证,并分析仿真结果。