闪存因其高密度、大容量、工艺成熟被广泛应用于移动存储设备、固态存储设备。但闪存本身存在许多缺陷,如:寿命有限、物理块擦除次数有限、读干扰等,需要FTL（Flash Translation Layer）来进行闪存缺点的屏蔽,用户才能更加方便、长久的使用闪存。FTL基本功能有地址映射、垃圾回收等。介质经过长时间使用,FTL会开启垃圾回收清除无效数据,释放可用空间,保证写入,但当介质到达生命末期,其中的有效数据分布越来越分散,导致数据整理的时间越来越长,极大地影响存储设备的性能。为缓解介质生命末期性能下降问题,数据清理和整理的策略（垃圾回收策略）就显得尤为重要。目前,在许多研究中,垃圾回收的控制权掌握在FTL本身,而没有考虑FTL的上层使用者:文件系统（Host）。为此,本文提出新型垃圾回收方案,将垃圾回收的主动权上移至文件系统,同时修改其他模块以适配新方案,并以此为基础搭建新型存储系统。综上,本文主要完成了以下三个工作:（1）将FTL地址映射范围进行分区,分为segment（2MB）和4KB的映射粒度大小,2M区用于支持顺序读写和随机读,4K区用于支持随机写和meta信息更新,并将全盘三分之二的容量划分为2M区的索引范围,剩余容量划分为4K区的索引范围,为新型垃圾回收方案提供前提条件。（2）在2M区内,将文件系统（F2FS）侧的section和器件侧的super Block进行逻辑上的绑定,同时使器件感知section信息,并设计2M区的垃圾回收算法,将逻辑地址视为数据整理和数据清理的唯一索引方式,将2M区的垃圾回收控制权上移至文件系统,实现文件系统和器件上下统一的垃圾回收,从而减少存储空间碎片化的产生,缓解介质生命末期性能下降的问题。（3）基于以上工作,优化和适配其他模块,搭建基于F2FS和FTL协同优化的新型存储系统并进行相关性能测试。其中,优化模块主要为读写模块,增加冷热数据分流方案,此方案能够更加均衡的使用物理块,延长介质寿命。适配模块主要包括块管理模块和异常处理模块。基于以上方案设计搭建的新型存储系统,在碎片化后的测试中效果明显,以256GB容量的芯片为例,顺序读写分别提升了393.59%和356.30%,随机读写分别提升了125.95%和296.04%,证明本文搭建的新型存储系统在碎片化后的性能得到了显著提升。