随着互联网规模的快速增长,互联网应用越来越成为人们工作和生活中的重要组成部分,互联网上的流媒体服务便是其中的热门应用之一。P2P交互式流媒体系统(P2P-VoD)通过P2P网络中的Peer节点相互共享缓存中的流媒体数据,能够有效地降低服务器端的带宽压力,提高系统的整体性能,降低部署成本,从而受到广泛的重视和应用。如今,P2P-VoD流媒体系统已经得到了广泛应用,由于P2P-VoD流媒体服务具有网络分布范围广、节点异构性强、网络接入方式复杂、服务质量要求严格等特性,对于大规模应用场景下,具有高可扩展性、高鲁棒性以及良好服务质量的P2P-VoD流媒体服务的研究成为了P2P网络研究中的一个具有挑战性的课题。为解决P2P-VoD流媒体系统在大规模应用场景下的服务质量和性能优化的问题,本文提出、设计并实现了一个P2P-VoD流媒体系统,并针对硬盘缓存替换策略以及支持邻居优选的P2P覆盖网络管理两个性能优化问题进行了研究。主要的工作内容和研究成果有：1.设计了一个支持交互式流媒体服务的平台NJUVoDc为解决P2P-VoD流媒体系统在大规模应用场景下的服务质量问题,本文设计并实现了一个流媒体系统NJUVoD。 NJUVoD采用的是追踪服务器(Tracker)和P2P网络中的Gossip机制并存的混合式结构设计。在媒体服务器中,针对流媒体传输的特性设计了一个基于滑动窗口的算法；追踪服务器从P2P网络中选取少量节点作为代表节点,通过维护与少量代表节点的连接方式为新加入的节点提供邻居信息。为提高系统中P2P通信的成功率,客户端中还对P2P通信的NAT穿透进行了设计。上述设计在NJUVoD系统中都已经实现,并很好地提高了系统的服务质量。2.设计了一个基于硬盘缓存的替换策略。为更好地提升用户体验,P2P-VoD系统中一般会引入硬盘缓存的设计,在用户磁盘空间上划出设定容量的区间用于存储用户播放过的影片数据。当磁盘缓存接近填满时,用户要往磁盘缓存中添加新的数据,就必须淘汰缓存中的一部分内容。硬盘缓存的替换策略将决定系统中各个影片缓存副本的分布,从而影响系统性能。本文对硬盘缓存中所需的关键信息进行了分析,并设计了一种统计方式来实时监测系统中各项关键信息,基于这些关键信息设计了缓存的替换策略,引导系统中各个节点对自身硬盘缓存的淘汰。实验结果表明,本文设计的硬盘缓存替换策略能够有效地降低流媒体源服务器的带宽占用,提高系统性能。3.设计了一个支持邻居优选的P2P覆盖网络拓扑机制。在P2P-VoD系统中,节点之间的相互连接形成了一个逻辑上的P2P覆盖网络,节点的邻居选择策略将是形成P2P覆盖网的重要影响因素,好的邻居选择策略能够使得系统中的节点尽量选择连接和传输效率更高的节点成为邻居。本文基于通信中的节点传输效率和响应时间,设计了一种名为ETB的节点优选策略,策略关注邻居的传输效率,并推测邻居的负载情况,从而选择效率高且负载较低的邻居作为数据请求的目标。实验结果表明,ETB策略能够有效地降低节点间数据传输的时延和提高传输效率。