随着物联网、云计算、5G网络等新型技术的快速兴起,网络规模的不断扩大,传统的网络架构面临着巨大压力和挑战,出现了如设备固化严重、维护复杂、扩展性有限、新业务开发周期长等问题,因此需要新的技术对当前网络架构进行升级。SDN（Software Defined Network）技术的快速发展打破了该局面,为网络技术的革新提供了思路。SDN将网络分为控制层和数据转发层,集中管理底层网络设备,实现网络的可编程化,提高了网络的服务质量和网络资源的利用率。在SDN网络中,处于核心位置的SDN控制器决定了整个网络的性能,目前开源SDN控制器中存在性能不足的问题,大规模网络的部署仍无法实现,因此提高控制器的性能是优化SDN网络的核心。本文主要研究了主流的开源SDN控制器,并基于F-Stack框架实现了控制器的重构,从而提高控制器的数据包转发性能。文本对当前SDN控制器的研究现状进行分析,并结合主流控制器的架构和性能测试数据,确定了控制器性能不足的问题所在。基于传统内核协议栈开发的控制器,在数据包的处理过程中存在数据多次拷贝和上下文切换等耗时操作,因此在面对数据流量的剧增,这种数据处理机制已不能适应,严重影响SDN网络的大规模部署。其次本文对F-Stack框架和原理进行了研究,结合底层框架DPDK,分析了 F-Stack的代码框架和特点以及框架中对数据加速的优化技术。接着对当前开源控制器Ryu和Micro Flow做了深入研究,分析了控制器的实现架构和流程,对比了两者架构的优缺点,并选取了 Micro Flow作为优化对象,接着设计了控制器和交换机交互模块的重构方案,并实现了控制器的重构。方案分别为基于多线程实现控制器和基于微线程的控制器重构,其中基于微线程架构的重构方案在线程处理上又减少了多线程间切换的开销,对于控制器的性能提升更大。在测试部分,本文对Micro Flow的基本二层转发功能进行检测,最后又对控制器的性能进行了测试,验证了重构后的控制器性能的高效。