新兴的非易失性存储器(NVM)技术的发展,例如即将应用在计算机系统中的相变存储器、3D Xpoint等,推动了计算机存储架构的改变。基于新型存储器的非易失内存具备比SRAM更高的集成度、接近DRAM的访问性能以及非易失性等特点,可以在内存级别提供数据的持久性和高性能存取。而以块为基本单位组织空间的传统磁盘文件系统是基于外存的访问特性设计的,其数据的一致性是在外存级实现的,不能高效的应用于非易失内存。因此,出现了一些基于NVM开发的非易失内存文件系统,将NVM直接连到CPU构建持久化内存,这带来了CPU缓存模型中的乱序写问题和数据的崩溃一致性问题。大多数文件系统为了保证性能无法满足一些应用程序强大的数据一致性要求。本文的主要工作如下:(1)对传统文件系统与内存文件系统进行性能测试、分析与评估。本文使用DRAM模拟NVM,测试了多种基于块的传统文件系统和基于NVM开发的内存文件系统。结合文件系统的设计原理对不同负载下的测试结果进行了分析,得出部分结构特征可以对文件系统性能提高起到关键性的作用。从实验结果可以发现,对于NVM来讲,传统文件系统的相关策略并不能良好的发挥介质的性能,将其移到内存级别进行测试后,仍然与非易失内存文件系统由很大性能差距。(2)提出了一种针对小数据写的文件系统优化策略,并设计了多种实验对结果进行了验证与评估。通过对各个文件系统的性能表现进行分析后,发现了基于非易失内存的日志结构文件系统在小数据负载下存在性能瓶颈,使用原地写来最小化内存占用,并通过散列策略加速数据块定位对其进行了优化,使其可以为小写密集的应用程序提供高性能。实验结果表明,改进后的文件系统吞吐量最高可提高23倍,执行时间最多可缩短65.5%。(3)提出一种数据一致性机制来保证元数据和数据的一致性。对常用的多种数据一致性机制展开详细的分析比较,在传统的一致性保证方法的基础上,提出了一种新的小数据日志机制来记录细粒度数据的写入。将其与现有的机制结合使用,可以在保证数据一致性的前提下,最大化的开发出NVM的特性优势。