闪存以更低功耗、更高访问速度以及良好抗震性等优势,占据了绝大多数非易失性存储市场份额。因技术限制,基于2D闪存的传统固态盘（Solid State Drive,SSD）已无法再通过缩短存储单元尺寸来降低单位比特成本。传统SSD在存储容量和存储性能上的局限性,严重限制了其在高可靠性存储市场的应用。基于3D闪存的开放通道固态盘（Open-Channel Solid State Drive,OCSSD）避免了传统SSD系统结构上的弊端,绕过了文件系统和通用块层,可直接访问底层物理信息以提高存储系统可靠性和性能。因此,基于3D闪存OCSSD在高可靠性存储市场得到了更加广泛地应用。基于2D闪存传统SSD到基于3D闪存OCSSD结构的转变,除了存在已有的2D可靠性问题（耐久性、数据保留以及读干扰）外,由于垂直电荷损失和横向电荷偏移又产生新的可靠性问题。本文研究基于3D闪存结构下新的可靠性问题,着重分析了导致基于3D闪存OCSSD错误率升高、使用寿命缩短等敏感问题的内在机理,并提出以下方法提高存储系统整体可靠性:首先,本文研究了延长基于3D闪存OCSSD使用寿命的方法,提出了一种严格顺序写的方法。通过获取文件系统的元数据信息,避免随机读取/写入操作打断长顺序写入的情况,严格分离顺序请求和随机请求。然后对识别出的长顺序写请求进行合理调度,从而实现逻辑空间地址到物理空间地址对应。所提出的方法能够有效降低存储系统的垃圾回收开销并延长其使用寿命。其次,本文研究了降低基于3D闪存OCSSD错误率的方法,提出了一种智能迁移的方法。通过评估所有物理页读取速度快慢来表征当前物理页错误率高低,利用机器学习技术对物理页可靠性等级进行分类,识别出较弱可靠性的物理页。然后又引入及时数据迁移方法,把较弱可靠性的物理页中的数据迁移到较高可靠性的物理页中。所提出的方法能够有效减少错误页数量,达到降低存储系统错误率的目的。最后,结合3D闪存的结构特性,本文提出了一种渐进式存储方法来进一步缓解基于3D闪存OCSSD错误率升高的现状。通过利用布降过滤器实现高效的冷/热数据识别,将所有请求数据分成“热”数据、“次热”数据和“冷”数据。然后又引入退化数据存储策略,依据数据的热值属性与TLC（Triple Level Cell）三种页的可靠性强弱进行地址优化处理,达到存储系统的降低错误率的目的。本文在自研的实际硬件实验平台上验证了提出的所有方法,并得出实验数据。