Ubuntu下，基于V4L2框架和mosquitto服务器实现视频实时传输

一.开发功能描述

在Ubuntu中，编译部署mosquitto的源码，然后用C语言设计一个发布客户端，基于qtcreator用C++设计一个qt程序，作为接收客户端。当打开mqtt代理服务器，发布客户端向代理发送实时视频数据，接收客户端能够接收到实时视频数据并且解码讲它们实时显示出来。

二.开发调试过程

技术方案：基于C语言和v4l2框架，用电脑摄像头获取MJPEG格式的视频流，然后通过v4l2框架的系统调用接口去进行内核缓冲区的管理，包括把视频流放入内核缓存区，用户获取内核缓冲区在用户空间的虚拟地址，用户通知内核缓冲区使用完毕。用户在获取缓冲区中一帧帧的MJPEG数据的地址和数据大小后，可以一帧帧地把MJPEG数据通过mosquitto的publish发送给代理，代理再转发给qt程序，qt程序在接收到这个程序后，对mqtt数据中的MJPEG数据进行解码并且一帧帧地显示在ui界面当中。

注意，这个技术方案没有考虑到音频处理，只能实现视频传输的功能。

在发送客户端（C端）中整体实现思路：

1.open电脑的摄像头设备

2.设置视频格式为 MJPEG (640x480)

3.请求和映射缓冲区

4.启动视频流，开始采集

5.初始化客户端

6.创建mqtt客户端示例

7.与代理服务器连接

8.在回调函数中订阅主题"video/stream/jpeg"

9.进入while(!stop)循环,这个stop是一个由信号触发的变量，用于退出while循环

10.在循环中反复取出内核缓冲区的内容，打包成mqtt报文进行发送

11.退出循环后清理资源，包含了停止视频流，取消映射缓冲区，关闭摄像头设备，断开 MQTT 连接

C端的代码：（可以直接运行的）

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>//iocontrol设备控制操作
#include <linux/videodev2.h>//用于视频设备（如摄像头）的接口
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <jpeglib.h>//JPEG 图像处理库
#include <linux/fb.h>//帧缓冲区相关
#include <stdio.h>
#include <mosquitto.h>
#include <signal.h>

#define MQTT_BROKER "localhost"//定义要连接的代理的ip地址，localhost指连接本地的ip
#define MQTT_PORT 1883//指代理监听的端口号，这也是连接的入口
#define MQTT_TOPIC "video/stream/jpeg"//订阅的主题
#define MQTT_QOS 1//消息服务等级

volatile sig_atomic_t stop = 0;
//定义了一个sig_atomic类型的全局变量stop，volatile 表示该变量可能会在程序外部被修改（如通过信号处理函数）
//sig_atomic类型的作用？通常是int类型，确保这些操作是原子性的（即不会被信号中断）
//信号处理函数是在内存的哪里执行的？在栈中吗？信号属于异步事件处理机制，会中断正常的程序执行，并在当前线程的上下文中运行，上下文（context）指的是程序执行时的状态
void handle_sigint(int sig) {
    stop = 1; 
}//定义了一个信号处理函数，当接收到 SIGINT（通常是通过按下 Ctrl+C 触发）时，将全局变量 stop 设置为 1，以通知程序退出

// 连接回调函数，客户端收到代理的消息后执行，这个执行是在主线程之外的
//回调函数是在栈中执行吗？是否要多开一个进程？这个网络信号的回调处理函数是在后台监听线程中执行的，是同步机制。
void on_connect(struct mosquitto *mosq, void *obj, int reason_code) {
    if (reason_code != 0) {
        fprintf(stderr, "Failed to connect to MQTT broker