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信息社会中我们需要依赖于各种各样的计算机系统，为了保存各类信息，从个人到整个社会如何存储海量数据显得非常重要。但计算机系统在处理能力快速提高的同时，存储能力成为制约计算机系统性能的主要瓶颈，因此提高存储部件的存储能力成为提高计算机系统性能的重要方式之一。新型非易失存储器具有接近于DRAM的访问速度，是构建高性能外存系统和提高大数据系统性能的重要途径，但也存在耐写次数有限和读写延迟、读写能耗不对称等问题。本文针对使用新型非易失存储器构建的高速外存系统，研究和设计了一种新型的文件系统。 首先，本文在文件系统中引入缓存技术，使用写缓存合并对同一数据的多次写操作，减少写新型非易失存储器的数据量;使用原始缓存减少写回新型非易失存储器的数据量;设计了写缓存混合粒度管理算法、双缓存协调算法和缓存空间协调策略，减少了新型非易失存储器的写数据量，增加外存系统的使用寿命，降低外存系统能耗，提高系统I/O性能。并且在开源基于对象存储设备Open-osd上，实现了面向比较写回缓存机制的原型系统，使用存储系统通用测试工具Filebench和Postmark、以及多个通用数据集进行了测试与分析，验证了面向非易失存储器外存系统缓存机制能减少21％～77％的外存写数据量，提高了8％～37％的I/O性能，检验了较写回缓存机制的有效性。 其次，本文在文件系统内添加了磨损均衡机制，使用哈希函数分散文件在外存中的存储，避免在创建和删除文件时反复分配某些存储块，通过分配文件空间时选择写次数较低的存储块，避免写操作的集中;使用主动迁移策略，在外存系统I/O负载较低时主动迁移写次数较高的数据块，降低磨损均衡机制对文件系统I/O性能的影响。并且在开源的Open-osd系统上实现了面向新型非易失存储器的文件系统级磨损均衡机制的原型，使用Filebench和Postmark的多个通用数据集进行了测试与分析，验证了面向新型非易失存储器的文件系统级磨损均衡机制能稳定地将存储块写次数差减少到原来的二十分之一左右，同时最高仅损失了6％的I/O性能和增加了0.5％的额外写操作，具有高效和稳定的特性。 最后，本文实现了面向字节访问的非易失存储器新型文件系统的原型，并对原型系统进行了测试与分析，验证了面向字节访问的非易失存储器新型文件系统的有效性和稳定性。