工业级RTSP推流+异步MP4录制：双队列架构实现

  在实时音视频场景中，RTSP推流需保证低延迟、不卡顿，MP4录制需确保数据不丢失、文件可正常播放。本文将分享一套经过实践验证的工业级架构。

先上结论：用双队列解耦，把摄像头视频播放和MP4录制隔开，两个队列将 摄像头产生的数据 （生产者）和 MP4 封装（消费者） 完全分开。摄像头往队列存数据，不管消费者是否处理完，不阻塞；MP4封装线程从队列拿数据，如果没有数据就阻塞等待，最终效果就是两个线程各自运行，速度不匹配也没关系，有队列作为缓冲。

一、架构背景

  核心模块分为A、B两个进程，承担不同职责：A进程运行摄像头采集线程，负责RTSP推流、异步MP4封装线程，管理双队列；B进程通过HTTP请求向A进程发送录制指令，开始/停止MP4保存。

 

二、架构流程

  阶段1：A进程初始化

  初始化阶段核心是完成缓冲区预分配与状态重置，为后续推流和录制做好准备：

1. 向 ConcurrentQueue 非阻塞队列（生产者）中预填充N个初始化好的缓存buffer，预先分配内存，避免运行时动态申请/释放，控制内存上限，减少内存碎片。这里用了非阻塞队列，因为摄像头线程要实时推流，绝对不能阻塞。
2. BlockingConcurrentQueue阻塞队列（消费者），给MP4封装线程使用，初始化为空队列。阻塞队列存放待封装 H.264 数据，MP4 线程可以安心等着，不耗 CPU。
3. 核心状态初始化：bool类型的 is_running（录制开关）设为false，unordered_map 类型的task_map（MP4录制任务）为空；
4. 启动摄像头线程，循环执行：从task_map读取任务，此阶段无任务→ 仅采集摄像头数据，向前端推送RTSP流 → 不操作MP4的任何队列，直接进入下一次循环。

 

  阶段2：B进程HTTP请求驱动

  录制由B进程通过HTTP请求触发

1. B进程向A进程发送HTTP请求，请求A进程开始保存MP4；
2. A进程接收请求后，更新核心状态：向task_map写入录制任务，将is_running设为true；
3. 清理消费者阻塞队列残留数据：循环调用消费者阻塞队列的出队方法，将所有残留数据取出，重新塞回生产者非阻塞队列，确保消费者队列为空，避免旧数据混入新的录制文件；
4. 启动异步MP4封装线程，该线程初始阻塞在消费者队列为空上，消费者队列有数据才能出队。

  阶段3：开始录制MP4

  A进程中task_map有了任务，并且is_running = true

while(true) {
    取摄像头数据 → 推RTSP流

    if(task_map无任务  ||  is_running == false)
        continue;

    // ====================== 录制逻辑 ======================
    // 从非阻塞队列producter取空闲buffer
    if( producter.TryDequeue(out buf) )
    {
        //编码H264 写入buffer
　　   
        consumer.Enqueue(buf);  // 入阻塞队列
    }
    
}

  MP4保存线程

while(is_running || producter 不为空)
{
    buf = consumer.Dequeue();  // 队空为空，阻塞等待，不占CPU

    
    ffmpeg_write_h264(buf);     // 写入MP4

    // 用完 后归还空闲buffer到 consumer 闭环复用，不申请内存
    producter.Enqueue(buffer);
    //写MP4文件尾
}

 

  阶段4：停止MP4录制

1. 将is_running设为false，从task_map中移除录制任务；
2. 检测到is_running为false，停止取buffer、编码、入队操作，仅保留RTSP推流功能；
3. 继续消费consumer队列中的剩余数据，直到队空，然后写入MP4文件尾，完成录制；
4. 所有buffer最终归还到producter队列，恢复到初始化时的状态，等待下一次录制触发。

 

三、架构总结（ai）

　　ConcurrentQueue保障了摄像头线程的无阻塞运行，确保RTSP推流的实时性；BlockingConcurrentQueue优化了MP4线程的性能，实现了高效的数据消费与内存利用；双队列协同配合，加上固定缓冲区复用，最终实现了“实时、可靠、可控”的工业级音视频处理方案。目前该架构已在实际项目中稳定运行，支持高并发推流与录制场景。