软件定义网络是一种控制与转发分离、集中式逻辑控制和向上层应用程序提供可编程接口的新型网络架构。它具有简化网络管理配置、降低网络运营成本、促进网络创新等优势,但是随着网络规模和数据流量变大,由于其集中式的逻辑控制,使得控制器性能很可能成为瓶颈。目前大多数针对控制器性能的研究都是在简单的应用场景中测量其性能,而缺乏适用于各种复杂应用场景的控制器性能监测研究。此外,目前多数研究使用平均响应延迟衡量控制器的延迟性能,而它不能反映响应延迟分布情况,可能不能准确地表征延迟性能。为了在各种复杂应用场景下仍然可以获取控制器准确的响应延迟性能状态。本文设计了一个通用的控制器性能衡量指标和一个可扩展的控制器性能在线监测系统框架。设计的指标是在控制器内直接监测控制器性能信息,所以可适用于不同的网络场景;此外,该指标是从统计分布和用户体验的角度来衡量控制器性能,所以可以准确地反映控制器的性能状态。设计的在线性能监控系统作为控制器的一个功能模块,可适用于多种控制器;该系统框架作为一个在线监控模块,通过监测设计的性能指标,可在线准确地反映控制器性能状态。通过在一款常用的控制器内实现的在线监测系统原型,验证了设计的控制器性能指标和在线监测系统的可行性,同时分别讨论了控制器在动态负载情况下、不同控制器线程和不同网络规模下控制器性能状态变化情况。在线准确地监测出控制器的实时延迟性能状态对于反馈控制优化控制器性能和分析诊断控制器性能问题等具有重要意义。