与传统机械硬盘相比,闪存存储以其高性能、低延迟、低功耗等显著优点而成为信息存储的主流介质,在移动互联网终端以及视频监控、数据中心、航空航天等领域被广泛应用。然而,一方面由于互联网、大数据、机器学习等领域的迅速发展,用户对存储容量的需求呈爆炸性增长;另一方面闪存芯片的制程工艺已从60x纳米减少到10x纳米,接近物理极限,存储密度的继续增长受到挑战。3D堆叠闪存基于空间多层存储,可有效提高存储密度,受到了学术界和工业界的广泛关注。闪存存储因存在写入次数受限和数据保存问题而导致数据存储的可靠性受到挑战。围绕着3D电荷陷阱型(CT)闪存,针对闪存颗粒在生命周期内存储性能波动、闪存错误非均匀分布和数据存储可靠性的问题,在基于ARM和FPGA的3D闪存测试平台上,研究3D CT闪存在生命周期内时空二维属性快速测试和性能、可靠性分析评测方法,并给出性能和可靠性优化方法初探。为保证数据存储可靠性,闪存将包含坏页的闪存块计入坏块,使闪存存储寿命受到挑战。针对闪存寿命问题,提出基于层空间感知的可容错坏块管理算法(SA-BBM),仅将闪存块内坏页所在的层记为失效,并只对该层内的有效数据进行转移,从而减少数据迁移开销,增加空间利用率,有效提高闪存性能和寿命。采用基于3DSim的仿真平台,运行在真实环境下收集的负载进行仿真分析,实验结果表明,与传统坏块管理算法相比,SA-BBM能使3D CT NAND闪存的平均有效寿命提高66%。