1: 概述
对于操作系统的任何知识都不应该止于笔而应该动于行
MLFQ (Multi-Level Feedback Queue) 在全网的搜索中大多都是理论上的 这在操作系统调度方向的设计原理是远远不够的。
MLFQ的规则
（1）A的优先级>B的优先级，运行A
（2）A的优先级=B，轮转运行
存在的问题：低优先级的进程永无机会运行。
改变优先级： （3）工作进入系统时，放入最高优先级
（4a）工作用完整个时间片后，降低优先级
（4b）若工作在其时间片内主动释放CPU，其优先级不变
话少说些,代码多些,如果对MLFQ不了解的可以先去理解下理论 基于C语言实现 Git: github.com/mianTanKnig...
面临的问题:
1: Cpu 时间片单位 2: 高效的MLFQ 设计(包括升降级与轮询) 3: 任务的随机性(包括任务随机准备好和运行时任务的随机生成，就像真实的操作系统面临的问题) 4： BadTask的支持(一种长期占用最高优先度队列的任务,通常是在时间片最后一次触发IO) 2: 使用PPE(周期性优先级提升) 解决任务饥饿问题
设计思路
- 队列的优先级调度： 我们实现了一个由多个优先级队列组成的调度器。每个队列代表一个优先级，优先级越高，队列中的任务越先被调度执行。
- 时间片轮询与任务降级 ： 每个任务会被分配一个时间片，时间片内如果任务无法完成，则降级到更低的优先级队列中。这样我们实现了时间片轮询 和任务降级的机制，从而模拟了操作系统中的多级反馈队列。
- 队列中的任务轮询： 每个队列的任务采用**轮询（Round Robin）**的方式调度，即每个任务都会按照顺序获得它的时间片，从而实现公平调度。
- 注册队列与动态任务 ： 我们设计了一个单独的注册队列 ，用于管理新加入的任务。这些任务会在满足条件时进入调度队列，这种设计模拟了任务动态到达的情形，体现了调度器的灵活性。
Task的设计
设计思想: remaining_cpu_time: 任务的所需的时间片长
seed: 随即种子 它是每次调度执行时参与rand() 来控制是否产生IO
cpu_io_ratio: 0.1- 1 。与seed生成伪随机算法是否击中IO
arrival_time: 在创建时并没有准备好 而是在被调度时才准备好 这个值是创建时间随机生成
io_trigger_points ：操作系统在轮询时会给予一定的时间片时 例如 10 t io_trigger_points[0] - io_trigger_points[1] 是控制IO发生的区域
测试用 execute_task 它只是用于测试Task
更多的测试
Timer:
Queue
queue只是个双向链表
Mlfq
Core Code:
核心设计思想:
双队列设计 -> 注册队列+ MLFQ
注册队列中的value是 MLFQ中节点指针的指针
MLFQ中节点的节点会频繁的移动 但注册队列是用支持整个调度进度和生命管理( MLFQ中节点的在完成时只会移除队列 而非销毁 销毁是和注册队列挂钩 )
双队列设计: 注册队列 + MLFQ
我们在 MLFQ（多级反馈队列）调度系统中采用了双队列设计，包括注册队列和多级反馈队列（MLFQ）。这种设计有助于实现对任务的生命周期管理和调度的灵活性。
注册队列 是一个用于支持整个任务调度进度和生命周期管理的队列。注册队列中的每个节点指针实际上指向 MLFQ 中节点的指针，这意味着它保存的是任务在 MLFQ 中节点的引用。这种指针的指针设计允许我们在 MLFQ 中的节点频繁移动时，保持注册队列对任务的追踪和管理。
注册队列的一个关键特点是，任务在 MLFQ 中被调度、移动或重新插入时，任务节点并不会从注册队列中移除，而只是从当前的优先级队列中移动。当一个任务完成时，才会从注册队列中移除并销毁。这意味着 MLFQ 中的节点完成任务时，只是从当前优先级队列中移除，并不会立即销毁。销毁的控制由注册队列来实现，这样可以保证任务的完整生命周期管理。
MLFQ（多级反馈队列） 是由多个优先级队列组成，用于实现任务的调度和优先级管理。任务在这些优先级队列中移动，以便对不同优先级的任务进行调度和管理。例如，高优先级任务会优先得到调度，而低优先级的任务则可能因为没有合适的调度机会而逐渐被降级。
核心调度思想
核心的调度思想是基于 MLFQ 的多级反馈机制，通过时间片的轮询来实现公平的任务调度。在每一轮调度中，每个优先级队列中的任务都会按照顺序执行，直至它们的时间片用尽。
在调度过程中，使用队列的数据结构特性来实现任务的自然轮询。例如，对于同一级别的任务队列，任务 A 执行后，如果未完成则重新入队，顺序自然变为 B、C、D、A，这样保证了同一级别的任务能得到公平调度。
在 MLFQ 的调度过程中，任务可能由于长时间未主动释放 CPU 而被降级到更低优先级队列。而如果任务在时间片用尽前释放 CPU，则会保留当前优先级。
解决饥饿问题
我们采用了一种 周期性优先级提升机制 来解决低优先级任务可能因长期等待而发生饥饿的问题。这个机制是基于操作系统中的优先级老化思想，即当一个任务在最低优先级队列中等待超过特定时间时，会将其提升至更高优先级，以便获得更多的调度机会。
在我们的实现中，每隔一定的时间（例如 500 个时间片），系统会扫描 MLFQ 中的低优先级队列。如果发现某个任务等待的时间超过设定阈值，就会将其从当前优先级队列移除，提升其优先级并重新插入到更高优先级的队列中。这种周期性优先级提升机制简单而有效，适合教学和理解操作系统调度算法的核心思想，同时可以严谨地模拟操作系统中如何防止任务饥饿的情况。
通过双队列的设计，我们能够更好地管理任务的生命周期，保持任务的状态一致性，同时确保调度的灵活性和高效性。MLFQ 中的核心调度思想基于时间片轮询和优先级管理，结合周期性的优先级提升机制，有效地模拟了操作系统中的调度过程，确保了公平性和防止任务饥饿的发生。