基于闪存的固态硬盘凭借着优越的读写性能、巨大的存储容量和极低的功耗,广泛应用于各种电子设备中。然而随着闪存单元的发展,闪存单元之间的密度变得越来越大,这势必会给固态硬盘的数据可靠性带来负面影响,为了提高固态硬盘的数据可靠性,将RAID5技术引入固态硬盘,以条带为单位管理数据块成为了一种主流的解决方案。然而,由于固态硬盘自身的特性和RAID5的特点,条带中奇偶校验块的存在会给基于RAID5的固态硬盘带来两个比较严重的问题。第一,每次写入或者更新数据块的同时都要对校验块进行写入或者更新,从而给固态硬盘带来写放大,影响固态硬盘的使用寿命和读写性能;第二,由于更新任何数据块都要更新其所在条带的校验块,从而校验块的更新频率远高于其它数据块,导致校验块所在的闪存设备的磨损程度高于其他闪存设备,造成固态硬盘内部闪存芯片间磨损不均衡的现象,最终影响性能和使用寿命。针对上述存在的两个问题,本文完成了以下几个方面的工作:首先,针对写放大问题,本文提出基于补丁的校验块缓存管理优化机制。在缓存中仅存放校验块中发生变化的校验信息,提高了缓存的利用率,使缓存中能够存放更多数量的校验信息。这样可以减少校验信息弹出缓存的频率,减少校验信息对底层闪存芯片的写入操作,最后可以缓解由校验位写入带来的写放大。其次,针对磨损不均衡问题,本文提出了校验位位置调整优化机制,根据校验位的更新频率来选择进行交换操作的对象。可以确保在交换后为磨损程度高的闪存芯片降低数据更新的频率,从而达到使固态硬盘中各闪存芯片的磨损程度趋于一致的目的。最后,为了验证本文所提出的优化机制的有效性,本文在SSDSim模拟器上针对两个优化机制分别设计了各自相关的实验。实验结果表明,本文针对写放大提出的优化方案不仅可以减少系统I/O响应时间、提高系统读写性能,还可以减少块擦除的次数,从而延长系统的使用寿命,且经过分析,在计算校验块的补丁以及通过补丁来合成完整校验信息的开销时可以忽略的。针对磨损不均衡的优化方案不但可以使各闪存芯片的磨损程度更均衡、提高系统的读写性能,而且略微减少了块擦除次数,延长了系统的使用寿命。