闪存是一种纯电子数据存储设备,具有体积小、访问存取速度快、能耗低、抗震性强等特点,成为替代或部分替代机械硬盘的存储介质之一。但是闪存表现出与机械硬盘完全不一致的物理特性,如读写速度不一致及擦除次数有限等特性,目前针对机械硬盘设计和优化的缓存置换算法无法直接应用于闪存存储系统;同时,闪存具有异地更新的特性,而且进行回收无效页操作时必须触发垃圾回收机制,但是现有的垃圾回收算法仍存在不足。基于以上两个问题本文拟针对闪存存储系统的缓存置换及垃圾回收算法进行研究,具体研究内容如下:(1)本文提出一种新的面向闪存数据库的缓冲区置换算法CF-ARC,该算法引入了一种新的页面替换机制,在原有缓冲区链表中加入一个新的镜像区,用于保存刚被驱逐出缓冲区的页号信息。同时将缓存中的页面分为干净页和脏页两类,当缓冲区容量满时优先驱逐干净页,通过镜像区与缓冲区的动态调节机制,部分解决了CF-LRU算法中的工作区范围不好界定的缺陷;(2)为解决CF-ARC算法优先驱逐热干净页而带来的驱逐代价大的问题,本文在上述算法基础上优化后提出H-ARC算法。将缓冲区分细分成冷区和热区,并专门设定两个镜像区链表用于保存被驱逐的闪存页页号信息及相关页面的参数值,优先将访问频度低的干净页替换出缓冲区,使得热页能继续留在缓冲区从而提高了页面的命中率。当缓冲区满时,通过镜像区与缓冲区的动态调节机制,一定程度上避免了干净页刚进入缓冲区便被驱逐的问题,通过实验分析发现在多数情况下该算法具有比其它置换算法更高的性能。(3)现有的闪存转换层垃圾回收算法在触发垃圾回收操作时存在缺陷,当面临相同的函数值时难以进行最优的牺牲块选择。本文提出一种新的优化策略,用于解决在大容量闪存中容易碰到牺牲块选择困境的情形,实验表明新的策略能获得较好的回收性能,保证了闪存芯片的使用寿命。