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随着用户对数据访问需求的增长,传统的外部存储系统的结构以及磁盘的I/O延时限制了存储系统的性能。为能满足高性能海量数据存储的需要,新的存储设备应运而生。基于NAND闪存的固态盘凭借其非易失性、访问速度快、可靠性高及低功耗等诸多优点,能较好缓解I/O性能瓶颈问题,逐渐成为研究热点。但是写前擦除特性和有限的擦除次数严重影响了固态盘的性能和可靠性。本文研究了基于闪存固态盘的技术特性和内部组成结构,对闪存型固态盘的部分关键技术进行了改进。本文的研究工作主要包括以下几个方面:(1)研究了闪存型固态盘的基本原理、组成结构和关键实现技术;(2)基于Disksim模拟器设计实现了SCSI接口和闪存接口;(3)研究了闪存型固态盘的Cache工作原理,重点讨论了Cache替换策略。通过分析CFLRU替换策略的缺陷,提出了CFLRU/AF-E策略,对页被访问频率和磨损均衡进行综合考虑,有效地提高了Cache命中率,减少了回写次数,获得了较好好的磨损均衡度。然后设计实验从Cache命中率、总回写次数、总运行时间和磨损均衡度四个角度对CFLRU/AF-E策略和CFLRU策略进行对比分析;(4)针对闪存重写前擦除带来的磨损问题,先分析了Dual-Pool磨损均衡算法优缺点,提出了Advanced Dual-Pool算法,改进了其在垃圾回收上的不足,在不影响磨损均衡处理效果的前提下提高了垃圾回收效率。通过实验模拟,证明了Advanced Dual-Pool算法较于Dual-Pool算法,在磨损均衡处理上性能相近,但垃圾回收效率却得到较大提高;(5)设计了一种闪存转换层策略。从分析BAST策略和FAST策略存在的缺陷入手,结合它们的优点,提出了混合FTL策略,综合了对数据块冷热属性的考虑,解决了FAST在空闲日志块耗尽时性能低下的问题,有效地提高了写性能。通过实验模拟,证明了混合FTL策略相对于BAST策略和FAST策略在整体性能上有较大提升,而且能够有效地减少由FTL策略引起的擦除操作次数。综上所述,本文主要从固态盘的Cache技术、磨损均衡和闪存转换层策略三个方面进行研究,改进后的CFLRU/AF-E策略提高了Cache命中率,减少了回写次数,改善了写性能;提出的Advanced Dual-Pool算法获取了较高的回收效率;而混合FTL策略结合了BAST策略和FAST策略的优点,有效地提高了写性能。