基于NAND Flash的固态盘存储系统因读写速度快、耐冲击和无寻道时间等特性被逐渐应用到企业级存储系统和个人PC中,成为新型大规模存储介质并迅速引领市场。然而,闪存存在不可更改的物理特性,如“写前擦除”,使得必须采用异地更新代替磁盘就地更新操作,这将产生大量无效数据并给固态盘造成写延迟和空间浪费。同时,固态盘内部具有多层级并行性特性,如可利用通道间读写命令的执行互不干扰等特性提高性能。固态盘采用垃圾回收策略回收无效数据占用的存储空间前需要进行有效数据迁移,此时将占用固态盘内部数据总线,这将造成固态盘内部I/O与上层I/O请求对总线资源的竞争,延长请求响应时间。因此本文针对固态盘闪存存储介质特性重新设计缓存算法:(1)基于页面重构与数据温度识别的固态盘缓存算法PRLRU,通过对闪存介质读写物理特性研究发现,固态盘缓存触发写更新操作分为写代价不一致的覆盖写和非覆盖写操作。与覆盖写操作相比,非覆盖写操作因为需要合并有效数据而产生额外读操作。针对此问题本文提出新型闪存缓存管理算法PRLRU,在缓存中尽可能通过页面重构操作将非覆盖写操作转换成覆盖写操作,减少额外开销,同时利用数据温度识别机制提高缓存命中率。仿真实验结果显示,PRLRU减少了固态盘非覆盖写操作,提高了固态盘各项性能和寿命。(2)基于垃圾回收与并行性的固态盘缓存算法GCPW,通过对固态盘内部垃圾回收操作进行研究发现,执行垃圾回收操作将造成固态盘内部I/O,很可能引发上层请求I/O与固态盘内部I/O的资源竞争问题。此外固态盘内通道间具有独立性,在缓存写回时充分利用通道间并行特性能够提高固态盘性能利用率。因此,本文针对垃圾回收问题与内部并行特性提出基于闪存特性的缓存算法GCPW,在缓存回写前采用垃圾回收探测写机制减少I/O冲突,降低缓存缺失代价。在缓存回写时采用并行写机制用一次写操作隐藏多次写操作的时间开销,提高固态盘写带宽。仿真实验结果显示,GCPW能够有效降低请求平均响应时间,提升固态盘整体服务质量。