3.1 从本地 cpu 缓存 partial 列表中分配

内核经过在 redo 分支的检查，现在已经确认了 slab cache 在当前 cpu 本地缓存的 slab 已经没有任何可供分配的空闲对象了。

下面内核正式进入到 slowpath 开始分配对象，首先内核会到本地 cpu 缓存的 partial 列表中去查看是否有一个 slab 可以分配对象。这里内核会从 partial 列表中的头结点开始遍历直到找到一个可以满足分配的 slab 出来。

随后内核会将该 slab 从 partial 列表中摘下，直接提升为新的本地 cpu 缓存，这样一来 slab cache 的本地 cpu 缓存就被更新了，内核通过 kmem_cache_cpu->freelist 指针将缓存 slab 中的第一个空闲对象分配出去，随后更新 kmem_cache_cpu->freelist 指向 slab 中的下一个空闲对象。

static void *___slab_alloc(struct kmem_cache *s, gfp_t gfpflags, int node,
              unsigned long addr, struct kmem_cache_cpu *c)
{
          ............ 检查本地 cpu 缓存是否为空 ...........
redo:
          ............ 再次确认 kmem_cache_cpu->freelist 中是否有空闲对象 ...........
          ............ 再次确认 page->freelist 中是否有空闲对象 ...........

load_freelist:
          ............ 回到 fastpath 直接从 freelist 中分配对象 ...........
new_slab:
    // 查看 kmem_cache_cpu->partial 链表中是否有 slab 可供分配对象
    if (slub_percpu_partial(c)) {
        // 获取 cpu 本地缓存 kmem_cache_cpu 的 partial 列表中的第一个 slub （用 page 表示）
        // 并将这个 slub 提升为 cpu 本地缓存中的 slub，赋值给 c->page
        page = c->page = slub_percpu_partial(c);
        // 将 partial 列表中第一个 slub （c->page）从 partial 列表中摘下
        // 并将列表中的下一个 slub 更新为 partial 列表的头结点
        slub_set_percpu_partial(c, page);
        // 更新状态信息，记录本次分配是从 kmem_cache_cpu 的 partial 列表中分配
        stat(s, CPU_PARTIAL_ALLOC);
        // 重新回到 redo 分支，这下就可以从 page->freelist 中获取对象了
        // 并且在 load_freelist 分支中将  page->freelist 更新到 c->freelist 中，page->freelist 设置为 null
        // 此时 slab cache 中的 cpu 本地缓存 kmem_cache_cpu 的 freelist 以及 page 就变为了 partial 列表中的 slub
        goto redo;
    }

    // 流程走到这里表示 slab cache 中的 cpu 本地缓存 partial 列表中也没有 slub 了
    // 需要近一步降级到 numa node cache —— kmem_cache_node 中的 partial 列表去查找
    // 如果还是没有，就只能去伙伴系统中申请新的 slub，然后分配对象
    // 该函数为 slab cache 在慢速路径下分配对象的核心逻辑
    freelist = new_slab_objects(s, gfpflags, node, &c);

    if (unlikely(!freelist)) {
        // 如果伙伴系统中无法分配 slub 所需的 page，那么就提示内存不足，分配失败，返回 null
        slab_out_of_memory(s, gfpflags, node);
        return NULL;
    }

    page = c->page;
    if (likely(!kmem_cache_debug(s) && pfmemalloc_match(page, gfpflags)))
        // 此时从 kmem_cache_node->partial 列表中获取的 slub 
        // 或者从伙伴系统中重新申请的 slub 已经被提升为本地 cpu 缓存了 kmem_cache_cpu->page
        // 这里需要跳转到 load_freelist 分支，从本地 cpu 缓存 slub 中获取第一个对象返回
        goto load_freelist;
 
}

内核对 kmem_cache_cpu->partial 链表的相关操作：

// 定义在文件 /include/linux/slub_def.h 中
#ifdef CONFIG_SLUB_CPU_PARTIAL
// 获取 slab cache 本地 cpu 缓存的 partial 列表
#define slub_percpu_partial(c)      ((c)->partial)
// 将 partial 列表中第一个 slub 摘下，提升为 cpu 本地缓存，用于后续快速分配对象
#define slub_set_percpu_partial(c, p)       \
({                      \
    slub_percpu_partial(c) = (p)->next; \
})

如果 slab cache 本地 cpu 缓存 kmem_cache_cpu->partial 链表也是空的，接下来内核就只能到对应 NUMA 节点缓存中去分配对象了。

3.2 从 NUMA 节点缓存中分配