随着5G无线通信、云计算、大数据等新兴信息技术的飞速发展,高效的数据存储与访问成为存储领域亟待解决的关键问题。具有高速读写性能的固态硬盘（Solid State Drive,SSD）已经成为主流存储设备之一。然而SSD的闪存介质存在读写不对称、异地更新、编程擦除次数有限等限制。根据闪存特点进行SSD固件算法优化设计成为存储领域的研究热点。本文基于底层闪存的并行结构解决两个问题:1)通过IO调度提高闪存读写并行程度,提高性能同时在调度层面实现磨损均衡;2)通过可中断垃圾回收和不可中断垃圾回收结合的方式来降低垃圾回收对主机IO的影响,提高磨损均衡程度,同时最大化垃圾回收效率。现有SSD的IO调度算法在进行请求调度时,未能很好地解决以下2个问题:1)对闪存转换层的地址映射信息利用不够充分;2)在进行写分配时,未能充分考虑底层闪存的磨损情况。针对这些问题,本文提出一种磨损感知的乱序动态调度算法（Wear-aware Out-of-order Dynamic Scheduling Algorithm,WODSA）。首先,根据闪存转换层的地址映射信息,采用基于最大化并行的读调度以实现最大化并行读取,减少等待时间。其次,对于写请求,采用磨损感知的动态写分配策略,同时考虑通道状态与磨损情况,将写请求以最大化并行方式优先分配至空闲且磨损次数较少的通道和芯片中,既提高并行写入程度,又实现主动的动态磨损均衡。实验结果表明,与现有固态硬盘调度算法PAQ和PIQ相比,WODSA平均响应时间分别减少17.2%和22.7%,最长等待时间分别减少60.1%和53.5%。此外WODSA具有最好的磨损均衡效果。现有的垃圾回收算法未能很好地解决以下3个问题:1)未能将垃圾回收IO和主机端IO统一调度,容易造成SSD性能波动;2)如何选择时机调度垃圾回收IO而不阻塞后续主机端IO;3)在垃圾回收受害块选择时,如何在回收效率和磨损均衡之间进行折中。针对这些问题,本文提出一种可中断垃圾回收IO与主机IO统一调度的垃圾回收算法（Uniform Scheduling of Interruptible Garbage Collection,USIGC）。USIGC主要贡献包括:第一,设立可中断垃圾回收子请求队列,然后将此子请求队列与主机IO队列统一调度,以充分利用各个通道的空闲时间完成可中断垃圾回收的有效页迁移和擦除。第二,通过历史空闲间隔预测当前空闲时间能够完成擦除操作的概率,然后根据此概率进行擦除操作决策,以达到不阻塞主机IO的目的。第三,通过将闪存块未来可写入数据量折现,并与当前块的无效页数量一起作为受害块的选择依据,从而统一垃圾回收和磨损均衡操作。实验结果表明,与现有算法DTGC和FAGC+相比,USIGC平均响应时间分别减少8.4%和13.2%,最长等待时间降低9.2%和16.9%,块擦除标准差降低12.5%和12.2%,通道擦除标准差降低62.3%和32.1%。