开关中断
根据操作系统原理的知识，我们知道如果没有在硬件级保证读内存-修改值-写回内存的原子性，我们只能通过复杂的软件来实现同步互斥操作。但由于有开关中断和test_and_set_bit等原子操作机器指令的存在，使得我们在实现同步互斥原语上可以大大简化。在atomic.c文件中实现的test_and_set_bit等原子操作。
在ucore中提供的底层机制包括中断开关控制和test_and_set相关原子操作机器指令。kern/sync.c中实现的开关中断的控制函数local_intr_save(x)和local_intr_restore(x)，它们是基于kern/driver文件下的intr_enable()、intr_disable()函数实现的。具体调用关系为：
关中断：local_intr_save --> __intr_save --> intr_disable --> cli
开中断：local_intr_restore--> __intr_restore --> intr_enable --> sti
最终的cli和sti是x86的机器指令，最终实现了关中断和开中断，即设置了eflags寄存器中与中断相关的位。通过关闭中断，可以防止对当前执行的控制流被其他中断事件处理所打断。既然不能中断，那也就意味着在内核运行的当前进程无法被打断或被从新调度，即实现了对临界区的互斥操作。所以在单处理器情况下，可以通过开关中断实现对临界区的互斥保护，需要互斥的临界区代码的一般写法为：
local_intr_save(intr_flag);
{
临界区代码
}
local_intr_restore(intr_flag);
……
由于目前ucore只实现了对单处理器的支持，所以通过这种方式，就可简单地支撑互斥操作了。在多处理器情况下，这种方法是无法实现互斥的，因为屏蔽了一个CPU的中断，只能阻止本CPU上的进程不会被中断或调度，并不意味着其他CPU上执行的进程不能执行临界区的代码。所以，开关中断只对单处理器下的互斥操作起作用。在本实验中，开关中断机制是实现信号量等高层同步互斥原语的底层支撑基础之一。
等待队列
到目前为止，我们的实验中，用户进程或内核线程还没有睡眠的支持机制。在课程中提到用户进程或内核线程可以转入休眠状态以等待某个特定事件，当该事件发生时这些进程能够被再次唤醒。内核实现这一功能的一个底层支撑机制就是等待队列（wait queue），等待队列和每一个事件（睡眠结束、时钟到达、任务完成、资源可用等）联系起来。需要等待事件的进程在转入休眠状态后插入到等待队列中。当事件发生之后，内核遍历相应等待队列，唤醒休眠的用户进程或内核线程，并设置其状态为就绪状态（runnable state），并将该进程从等待队列中清除。ucore在kern/sync/{ wait.h, wait.c }中实现了wait结构和wait queue结构以及相关函数），这是实现ucore中的信号量机制和条件变量机制的基础，进入wait queue的进程会被设为睡眠状态，直到他们被唤醒。
typedef struct {
struct proc_struct *proc; //等待进程的指针
uint32_t wakeup_flags; //进程被放入等待队列的原因标记
wait_queue_t *wait_queue; //指向此wait结构所属于的wait_queue
list_entry_t wait_link; //用来组织wait_queue中wait节点的连接
} wait_t;
typedef struct {
list_entry_t wait_head; //wait_queue的队头
} wait_queue_t;
le2wait(le, member) //实现wait_t中成员的指针向wait_t 指针的转化
与wait和wait queue相关的函数主要分为两层，底层函数是对wait queue的初始化、插入、删除和查找操作，相关函数如下：
void wait_init(wait_t *wait, struct proc_struct *proc); //初始化wait结构
bool wait_in_queue(wait_t *wait); //wait是否在wait queue中
void wait_queue_init(wait_queue_t *queue); //初始化wait_queue结构
void wait_queue_add(wait_queue_t *queue, wait_t *wait); //把wait前插到wait queue中
void wait_queue_del(wait_queue_t *queue, wait_t *wait); //从wait queue中删除wait
wait_t *wait_queue_next(wait_queue_t *queue, wait_t *wait);//取得wait的后一个链接指针
wait_t *wait_queue_prev(wait_queue_t *queue, wait_t *wait);//取得wait的前一个链接指针
wait_t *wait_queue_first(wait_queue_t *queue); //取得wait queue的第一个wait
wait_t *wait_queue_last(wait_queue_t *queue); //取得wait queue的最后一个wait
bool wait_queue_empty(wait_queue_t *queue); //wait queue是否为空
高层函数基于底层函数实现了让进程进入等待队列，以及从等待队列中唤醒进程，相关函数如下：
//让wait与进程关联，且让当前进程关联的wait进入等待队列queue，当前进程睡眠
void wait_current_set(wait_queue_t *queue, wait_t *wait, uint32_t wait_state);
//把与当前进程关联的wait从等待队列queue中删除
wait_current_del(queue, wait);
//唤醒与wait关联的进程
void wakeup_wait(wait_queue_t *queue, wait_t *wait, uint32_t wakeup_flags, bool del);
//唤醒等待队列上挂着的第一个wait所关联的进程
void wakeup_first(wait_queue_t *queue, uint32_t wakeup_flags, bool del);
//唤醒等待队列上所有的等待的进程
void wakeup_queue(wait_queue_t *queue, uint32_t wakeup_flags, bool del);