自定义Linux系统中自定义init进程启动失败（错误码-8）原因排查

问题背景 #

为瘦客户端构建自定义Linux系统，通过Qemu模拟运行。使用以下命令编译init进程：

$ gcc -fpic -static -nostdlib init.c -o init

将可执行文件放置到/bin/目录后，系统启动失败，报错如下：

Run /bin/init as init process
Kernel panic - not syncing: Requested init /bin/init failed (error -8).

Kernel Offset: disabled

错误码-8对应信号SIGFPE，但检查代码及汇编后未发现除零等数学异常操作，且任意源码编译后均出现此问题。示例代码如下：

size_t strlen(const char* s) {
    for(unsigned i = 0; ; ++i) if(s[i] == 0) return i;
}
void puts(char* s) {
    asm("mov %0, %%r11" :: "r"(s));
    asm("mov %0, %%r14" :: "r"(strlen(s)));
    asm("mov $1, %rax"
        "mov  %r11, %rsi"
        "mov %r14, %rdx"
        "mov $1, %rdi"
        "syscall");
}
int _start() {
    puts("test");
    asm volatile(
        "mov $60, %rax"
        "push %r11"
        "mov %r11, %rdi"
        "pop %r11"
        "syscall"
    );
    return 0;
}

原因分析 #

问题出在编译选项-fpic与-static的结合上。x86_64架构下，静态编译的二进制不需要生成位置无关代码（PIC），强制添加-fpic会导致ELF文件的PLT/GOT结构异常，内核加载执行时触发非法内存访问或指令错误，最终被内核映射为SIGFPE信号返回。

解决方案 #

1. 修改编译命令：移除-fpic选项，静态编译无需位置无关代码，命令改为：

$ gcc -static -nostdlib init.c -o init

2. 可选：优化汇编代码：确保系统调用的寄存器使用符合x86_64规范，比如精简_exit系统调用的冗余操作：

int _start() {
    puts("test");
    asm volatile(
        "mov $60, %rax"
        "mov $0, %rdi"
        "syscall"
    );
    return 0;
}

验证 #

重新编译init并替换到系统/bin/目录，启动Qemu后应该能正常输出"test"并完成退出流程，不再触发内核panic。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者drk1