控制层面在 NSX Controller 群集中运行。NSX Controller 是一个高级分布式状态管理系统，它提供了控制层面功能以实现逻辑交换和路由功能。对于网络内的所有逻辑交换机而言，它是中央控制点，负责维护所有主机、逻辑交换机 (VXLAN) 和分布式逻辑路由器的相关信息。
NSX Controller 群集负责管理虚拟机管理程序中的分布式交换和路由模块。控制器中没有任何数据层面的流量通过。控制器节点部署在包含三个成员的群集中，以实现高可用性和可扩展性。控制器节点的任何故障都不会影响数据层面的流量。
NSX Controller 通过将网络信息分发到主机来进行工作。为实现高度弹性，NSX Controller 进行了群集化以实现横向扩展和 HA。NSX Controller 群集必须包含三个节点。三个虚拟设备将提供、维护并更新在 NSX 域中工作的所有网络的状态。NSX Manager 用于部署 NSX Controller 节点。
三个 NSX Controller 节点形成一个控制群集。控制器群集需要达到仲裁数（也称为多数），以避免出现“脑裂情况”。在脑裂情况下，数据不一致性是由维护两个重叠的单独数据集引起的。不一致性可能由错误状况和数据同步问题导致。部署三个控制器节点可在其中一个 NSX Controller 节点出现故障时确保数据冗余。
一个控制器群集具有多个角色，包括：
- API 提供程序
- 持久服务器
- 交换机管理器
- 逻辑管理器
- 目录服务器
每个角色都具有一个主控制器节点。如果某个角色的主控制器节点失败，群集会从可用的 NSX Controller 节点中为该角色选择一个新的主节点。该角色的新主 NSX Controller 节点将在其余 NSX Controller 节点之间重新分配丢失的部分工作。
NSX Data Center for vSphere 支持三种逻辑交换机控制层面模式：多播、单播和混合。使用控制器群集管理基于 VXLAN 的逻辑交换机无需物理网络架构的多播支持。您无需置备多播组 IP 地址，也不需要在物理交换机或路由器上启用 PIM 路由或 IGMP 侦听功能。因此，单播模式和混合模式可以将 NSX 从物理网络脱离。处于单播控制层面模式的 VXLAN 不需要物理网络支持多播以处理逻辑交换机中的广播、未知单播和多播 (BUM) 流量。单播模式会在本地复制主机上所有 BUM 流量，且无需任何物理网络配置。在混合模式中，一些 BUM 流量复制将卸载到第一个跃点物理交换机上以获得更好性能。混合模式需要在第一个跃点交换机上进行 IGMP 侦听，并需要访问每个 VTEP 子网中的 IGMP 查询器。
