Являются ли драйвера Linux частью ядра или rootfs?

Я работал с платой с встроенным процессором ARM. Чтобы она загрузилась, мне нужно добавить загрузчик, ядро Linux и образ диска, содержащий файловую систему корня. Этот образ диска доступен в интернете для целевой платы (ZedBoard).

После компиляции ядра с активированными всеми необходимыми драйверами, я обнаружил, что многие драйверы находятся в папке /lib/modules/kernel_version.

Я немного запутался, как это все работает. Драйверы загружаются ядром? Если да, то почему они уже являются частью rootfs? Или ядро переписывает их на те, что скомпилированы в нем?

Это довольно просто, хотя мы должны различать “драйвер” и “модуль”. Драйвер может быть модулем или не быть им. Если он не является модулем, то он встроен в ядро, загружаемое загрузчиком.

Если это модуль, то он находится в иерархии файловой системы, коренящейся в /lib/modules/[kernel-release].¹ Обратите внимание, что возможно загрузить ядро вместе с небольшой предварительной файловой системой корня (аналог “initramfs”), которая также может содержать такой репозиторий. Это нормально для универсальных ядер, так как они могут определить, какие модульные драйверы необходимо загрузить для доступа к реальной файловой системе, так как если они не могут этого сделать, они не могут получить доступ к модулям там.

Драйверы загружаются ядром?

Да.

Если да, то почему они уже являются частью rootfs?

Где еще они должны храниться до загрузки? Ядро не содержит rootfs внутри себя (за исключением некоторых форм initramfs), оно просто является стражем ворот.

Ядро переписывает их на те, что скомпилированы в нем?

Нет. Если вы компилируете драйвер, ядро не будет беспокоиться о проверке /lib/modules. Я не уверен, что произойдет, если вы затем попросите его явно загрузить такой драйвер, предположительно, оно просто скажет нет.

^{1. Как намекает Celada с помощью $(uname -r), эта строка выпуска не обязательно является только номером версии. У вас могут быть несколько ядер с одинаковой версией и разными строками выпуска, следовательно, отдельные хранилища модулей. Аналогично, могут быть несколько ядер с одинаковой строкой выпуска, следовательно, одно и то же хранилище модулей.}

В Linux большинство драйверов могут быть либо встроены статически в ядро, либо собраны в виде модулей. Это выбор, который вы можете сделать при конфигурации ядра для компиляции. Они будут появляться только в /lib/modules/$(uname -r), если они собраны в виде загружаемых модулей.

Как правило, для систем общего назначения, особенно для предкомпилированных ядер, предоставляемых в составе дистрибутивов Linux, строгое минимальное количество драйверов будет встроено статически, а как можно больше будет собрано в качестве модулей. Это позволяет системе каждого пользователя загружать только необходимые модули, не зная заранее, что это за модули.

Ядра для встроенных систем часто собираются с гораздо большим количеством встроенных драйверов, потому что ядро создается для системы с очень определенным набором неизменяемого аппаратного обеспечения, и системный интегратор заранее знает, что это за оборудование. Тем не менее, многие драйверы часто остаются для загрузки в виде модулей, особенно для “добавочного” оборудования, которое может присутствовать или отсутствовать, как USB-устройства.