据《第25次中国互联网络发展状况统计报告》中的数据显示,截至2009年12月,我国网民规模已达近4亿,其中约3.2亿是在线影视的用户;因此基于互联网的在线流媒体应用已经成为我国互联网应用的一个重要组成部分。由于流媒体应用具有带宽要求高、Qos(Quality of service)要求高等特性,研究具有大规模用户承载能力、高性价比以及良好Qos保障的流媒体直播体系结构已经成为一个极具挑战性的课题。与传统的中心式服务架构的相比,采用P2P(Peer-to-Peer)架构的流媒体直播系统具有更好的优越性,然而由于P2P存在节点动态性以及启动延时长等问题,该研究领域仍旧有许多待解决的挑战性难题。本文研究如何利用P2P流媒体技术来有效地组织覆盖网络中的节点,减少节点动态行为对系统的影响,解决了P2P流媒体直播系统面临的服务质量欠佳、节点启动延时较长等问题,构建了一个具有高可扩展性、高稳定性的流媒体直播系统:“呱呱视频互动社区”。该软件从2007年推出第一版以来,由于其高质量的流媒体服务以及灵活丰富的互动性,创造了最高并发在线用户数近40万的记录。本文的主要内容和创新点如下:1、使用一种分布式流媒体实时测量系统对目前广泛使用的PPLive流媒体直播系统的节点启动性能、节点流媒体服务质量等方面进行了分析测量,这些分析测量数据指出了PPLive系统的用户节点在并发量大时,存在Qos欠佳和启动延时较长等方面的不足。同时,通过对PPLive系统节点间的相互影响的分析测量,发现了PPLive系统中在线时间长的稳定节点对其他伙伴节点的性能贡献比较大,从而为优化P2P流媒体直播系统的覆盖网络体系结构提供了指导方向。2、为了优化覆盖网络的节点管理,本文提出了一种基于节点稳定度的节点分层管理算法。该算法把节点分为两层,第一层由覆盖网络中稳定度高的节点组成,它们构成一个结构稳定的“标记树”(Marked-Tree);第二层由覆盖网络中的剩余的节点组成,它们构成一个离散的网状结构,并以第一层节点作为其的实时流媒体数据的提供方。目前,该节点管理算法已经成功应用在“呱呱视频互动社区”中,分析测量数据和实际运行结果证明该系统在存在大量并发用户时Qos有了大幅的提高,启动延时也有了明显的缩短。3、详细描述了“呱呱视频互动社区”的Server端和Client端的体系结构,以及流媒体数据管理与调度的设计与实现。