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基于NAND闪存的固态盘(SSD)因其具有高带宽、高性能、高可靠性和低能耗等方面的优点而受到好评,目前固态盘已经被广泛应用于诸如个人电脑、嵌入式设备和数据中心等应用场景中。但是基于闪存的固态盘需要执行垃圾回收操作对无效数据页面进行回收来重用无效页面,通常情况下垃圾回收工作非常耗时,有时可能会影响固态盘正常的读/写操作,降低固态盘的性能;另外由于固态盘中的闪存块具有擦除次数的限制,所以固态盘也需要引入磨损均衡机制来避免某些闪存块的过度磨损,并希望通过磨损均衡方法来提高固态盘的使用寿命,提高数据存储的可靠性。因此研究固态盘的垃圾回收和磨损均衡问题有重要的现实意义。传统的固态盘中各种垃圾回收方法对磨损均衡和垃圾回收一般是分别考虑的,但是在实际的使用过程中,固态盘中各闪存块的磨损程度是随时变化的,因此必须考虑在磨损均衡和垃圾回收两方面进行平衡来获得固态盘的最优性能。基于此,本文重点对固态盘中各种垃圾回收方法和磨损均衡问题进行了较深入的分析与研究,分别对兼顾磨损均衡的垃圾回收方法和固态盘的延迟垃圾回收算法进行了研究,并提出了相应的解决方案。本文的主要研究工作和创新点如下:(1)给出了一种兼顾磨损均衡和垃圾回收的块值计算方法。在块值的计算公式中综合考虑了垃圾回收的效率和磨损均衡,并且兼顾了固态盘的实际使用情况。另外,本文还引入了先进先出(FIFO)的思想,仅对越早写入的块使用块值计算公式进行计算,即越早完成写入的块越有可能被选择为回收块,这样可以有效减少页面的迁移次数,进而减少了块的磨损次数,较好地实现了兼顾磨损均衡的固态盘垃圾回收的目的。(2)提出了一种能够兼顾磨损均衡的垃圾回收算法GC-WL(Garbage Collection Algorithm that take into account Wear Leveling),GC-WL算法在垃圾回收选择回收块时可以根据固态盘的磨损情况和空闲容量自动地对垃圾回收算法进行动态调整,减少了固态盘的磨损次数和垃圾回收的开销,提高了固态盘的使用寿命和数据可靠性。(3)提出了一种延迟垃圾回收算法DGC(Delayed Garbage Collection Algorithm),DGC算法在垃圾回收的过程中将垃圾回收与固态盘中的事件队列协同配合,当事件队列中的读取操作可能与垃圾回收请求发生冲突时,将通过延迟垃圾回收时间的方式来优先处理读取操作,减少了固态盘的平均读取延迟时间。(4)提出了一种新的兼顾磨损均衡的固态盘延迟垃圾回收方法DGC—WL(Delayed Garbage Collection Method that take into account Wear Leveling)。DGC—WL方法对固态盘的磨损均衡和延迟垃圾回收两个部分同时进行优化,改善了垃圾回收对固态盘性能的影响,进一步提高了固态盘的使用寿命和数据读/写性能。