近年来,随着各大网络产商相继采用SDN架构,SDN逐渐成为网络领域研究的热点。与传统网络不同,SDN将网络中的数据转发与转发控制相分离,实现了网络的集中控制。由于控制器承担着SDN网络中大量的处理任务,在大规模网络中,通常采用多控制器部署方式,以满足处理请求,但多控制部署方式同时带来了控制器负载不均衡的问题。本文针对SDN中控制器负载不均衡问题,进行了如下工作:首先,提出了一种基于改进模糊多目标粒子群算法的交换机迁移策略(FMOPSO-DSMS)。通过对SDN控制器负载均衡问题建模,将其转换成交换机迁移策略的选择问题,并构建了以控制器集群负载均衡度,平均传输时延和交换机迁移开销作为优化目标的多目标优化模型。针对该多目标优化模型,采用改进后的模糊多目标粒子群算法进行求解。在求解过程中,为了提高外部档案中粒子种群的多样性,对模糊多目标粒子群算法进行改进,引入了基于小生境数的外部档案更新策略。然后,设计了一种基于交换机迁移的三层结构的负载均衡框架MCD。通过在控制器集群之上添加一个控制器管理层,对整个控制器集群的负载均衡进行管控。其中的负载监测模块主要负责收集控制器集群的负载信息,并决定是否执行交换机迁移,决策模块负责使用模糊多目标粒子群算法计算出最优的交换机迁移策略,动作模块负责执行具体的交换机迁移动作。为了避免交换机迁移过程中,控制器之间因同步而产生大量通信开销,同时设计了一种适合该负载均衡框架的交换机无缝迁移机制。最后,通过Mininet仿真平台和Floodlight控制器搭建的SDN多控制器网络,对改进的FMOPSO、FMOPSO-DSMS和设计的负载均衡框架MCD进行验证,最终实验结果表明:基于小生境数的外部档案更新策略能较好的维持外部档案的种群多样性和分布均匀性能;提出的FMOPSO-DSMS与DSMA和M-DSMA相比,在有效实现控制器负载均衡的同时,能减少网络中的平均传输跳数及交换机迁移数量,降低网络的传输延时和执行交换机迁移的代价;所设计的三层负载均衡框架MCD能有效实现控制器集群负载均衡,提高网络的性能。