rest_init 与 kernel_init 机制与实现详解

源码路径：rk3588/kernel-6.1/init/main.c
内核版本：Linux 6.1（RK3588 / ARM64）
文档目录：linuxDoc/init/

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目录

• 一、原理
• 二、实现方式
• 三、关键数据结构与接口
• 四、RK3588 平台说明
• 五、调试与观测
• 附录：源码索引

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一、原理

1.1 为何需要 rest_init

start_kernel() 运行在 init_task 上且长期关抢占。再继续在同一上下文里挂根、exec init 会阻塞 boot CPU。rest_init() 的职责是：

1. 创建 将变为 PID 1 的 kernel_init 内核线程
2. 创建 kthreadd（其它内核线程的父线程）
3. 让当前 boot 线程进入 idle

1.2 kernel_init 两阶段

阶段	函数	内容
可释放 init 内存前	kernel_init_freeable	SMP、initcall、initramfs、挂根
之后	kernel_init 本体	free_initmem、SYSTEM_RUNNING、kernel_execve

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二、实现方式

2.1 rest_init()

noinline void __ref rest_init(void)
{
	pid = user_mode_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);
	// PF_NO_SETAFFINITY，绑 boot CPU
	pid = kernel_thread(kthreadd, NULL, CLONE_FS | CLONE_FILES);
	complete(&kthreadd_done);
	system_state = SYSTEM_SCHEDULING;
	schedule_preempt_disabled();
	cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
}

顺序约束：必须先有 kthreadd，否则 kernel_init 里创建 kthread 会 OOPS；因此 kernel_init 开头 wait_for_completion(&kthreadd_done)。

2.2 kernel_init_freeable()

典型顺序：

gfp_allowed_mask = __GFP_BITS_MASK
smp_prepare_cpus → workqueue_init → init_mm_internals
do_pre_smp_initcalls()
smp_init() → sched_init_smp()
[可选] kthread_run(defer_free_memblock)   // RK Thunder Boot
page_alloc_init_late()
do_basic_setup()    // driver_init + do_initcalls
wait_for_initramfs()
console_on_rootfs()
若 ramdisk_execute_command 不可执行 → prepare_namespace()
integrity_load_keys()

2.3 kernel_init() 收尾

system_state = SYSTEM_FREEING_INITMEM;
free_initmem();
mark_readonly();
pti_finalize();
system_state = SYSTEM_RUNNING;
// exec 顺序:
// ramdisk_execute_command → init= → CONFIG_DEFAULT_INIT
// → /sbin/init → /etc/init → /bin/init → /bin/sh
panic("No working init found...");

run_init_process() 内部 kernel_execve，使用 argv_init / envp_init（含 init= 与 -- 后参数）。

2.4 早期用户态 init（initramfs）

若 ramdisk_execute_command（默认常为 /init）存在且可访问，可能在 prepare_namespace 之前由 initramfs 脚本完成挂根；否则走 prepare_namespace()。逻辑在 kernel_init_freeable：

if (init_eaccess(ramdisk_execute_command) != 0) {
	ramdisk_execute_command = NULL;
	prepare_namespace();
}

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三、关键数据结构与接口

符号	含义
kthreadd_done	completion，同步 kthreadd 就绪
execute_command	init= 启动参数
ramdisk_execute_command	initramfs 中 init 路径
system_state	SYSTEM_SCHEDULING → FREEING_INITMEM → RUNNING
cad_pid	Ctrl-Alt-Del 处理用 pid（在 freeable 中设置）

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四、RK3588 平台说明

CONFIG_ROCKCHIP_THUNDER_BOOT_DEFER_FREE_MEMBLOCK 时，在 smp_init() / sched_init_smp() 之后启动 defer_mem 内核线程，将 memblock 延迟释放与 buddy 初始化并行。详见 07。

编解码板卡上 PID 1 多为 systemd 或 busybox；内核只负责 exec，服务编排不在 init/。

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五、调试与观测

现象	排查
卡在 Freeing unused kernel memory 之前	initcall、wait_for_initramfs
No working init found	init= 路径、rootfs 是否含 /sbin/init
重复挂根	initramfs /init 是否已 pivot_root
Failed to execute ... (error -2)	ENOENT，检查 initramfs 或根分区

ps 不可用时，用 printk 中 Run ... as init process 确认 exec 目标。

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附录：源码索引

符号	约行 main.c
rest_init	687
kernel_init	1713
kernel_init_freeable	1803
run_init_process	1626

相关：03 initcall、04 挂根