4. 启动CPU（BSP）初始化：start_kernel函数、trap_init与mm_init、调度器初始化

当引导加载程序将控制权交给内核并完成早期架构设置后，执行流进入体系结构无关的C语言入口——start_kernel。这是BSP（Boot Strap Processor）初始化的核心阶段，负责搭建操作系统的基础设施：中断向量表、内存管理子系统、进程调度器以及SMP启动的准备工作。

4.1 start_kernel：内核初始化的总控枢纽

start_kernel 位于 init/main.c，是内核启动的“总导演”。它按严格的依赖顺序调用各个子系统的初始化函数，确保每个模块在其依赖就绪后才被激活。BSP在此阶段完成单核环境下的全部基础设置，为后续AP（Application Processor）的唤醒铺平道路。

4.2 trap_init：中断向量表的建立

trap_init 负责初始化中断描述符表（IDT），为所有异常（如缺页、除零）和外部中断注册处理门。在x86架构上，它调用 idt_setup_traps 填充预定义的异常向量，并设置系统调用门（entry_INT80_32 或 entry_SYSCALL_64）。

// arch/x86/kernel/traps.c (简化)
void __init trap_init(void)
{
    /* 设置早期 IDT，仅包含必要的异常门 */
    idt_setup_traps();

    /* 设置系统调用门 */
    set_system_intr_gate(IA32_SYSCALL_VECTOR, &entry_INT80_32);

    /* 设置调试寄存器与 IST（Interrupt Stack Table） */
    ist_alloc();
    cpu_init_exception_handling();

    /* 设置浮点/MMX/SSE 异常 */
    math_state_restore_init();
}

4.3 mm_init：内存管理子系统的奠基

mm_init 是内存管理初始化的核心入口，它依次建立页表、引导内存分配器、伙伴系统和 slab 分配器。在 SMP 系统中，mm_init 还负责初始化 NUMA 节点信息和每 CPU 页帧缓存。

// init/main.c (简化)
static void __init mm_init(void)
{
    /* 建立内核页表，开启分页 */
    paging_init();

    /* 初始化引导内存分配器 (memblock) */
    memblock_init();

    /* 初始化伙伴系统 */
    free_area_init(max_zone_pfns);

    /* 初始化 slab 分配器 */
    kmem_cache_init();

    /* 初始化每 CPU 页面缓存 */
    setup_per_cpu_pageset();
}

4.4 调度器初始化：sched_init

sched_init 是进程调度器的初始化入口，它建立核心调度数据结构，包括运行队列（struct rq）、调度类（stop、dl、rt、cfs、idle）以及每 CPU 的 idle 线程。在 SMP 系统中，sched_init 还初始化负载均衡所需的域和组。

// kernel/sched/core.c (简化)
void __init sched_init(void)
{
    int i;

    /* 初始化每个 CPU 的运行队列 */
    for_each_possible_cpu(i) {
        struct rq *rq = cpu_rq(i);
        raw_spin_lock_init(&rq->lock);
        rq->nr_running = 0;
        rq->calc_load_active = 0;
        init_cfs_rq(&rq->cfs);
        init_rt_rq(&rq->rt);
        init_dl_rq(&rq->dl);
    }

    /* 设置 root_task_group 的调度参数 */
    init_tg_cfs_entry(&root_task_group, &rq_global.cfs, NULL, NULL);
    init_tg_rt_entry(&root_task_group, &rq_global.rt, NULL, NULL);

    /* 初始化 idle 线程 */
    for_each_possible_cpu(i) {
        struct task_struct *idle = idle_thread_get(i);
        __sched_fork(0, idle);
        idle->__state = TASK_RUNNING;
        set_task_cpu(idle, i);
    }

    /* 初始化负载均衡域（SMP 关键） */
    sched_init_domains(cpu_active_mask);
}

4.5 BSP 初始化完成后的状态

当 start_kernel 执行到 arch_call_rest_init 时，BSP 已完成以下关键状态：

• 中断系统： IDT 就绪，本地 APIC 已配置，但全局中断仍关闭。
• 内存系统： 页表激活，伙伴系统和 slab 分配器可用，NUMA 节点信息已建立。
• 调度系统： 每 CPU 运行队列初始化完成，idle 线程就绪，调度域已构建。
• 时间系统： 时钟源注册，jiffies 开始递增。
• 控制台： 早期串口或 VGA 可用，内核日志可输出。