多线程调用gethostbyname时memcpy触发Segmentation Fault问题排查

我有一个Linux程序，需要从包含数百万域名的文本文件中获取每个域名的IP，并将其存入struct sockaddr_in结构体。为了提升效率，采用多线程实现，但程序运行4-5分钟后，会在memcpy代码处触发Segmentation Fault（段错误）。

线程主例程代码 #

#include <netdb.h>
#include <arpa/inet.h>

void* startcheckingdomains(){
    while(1){
        char* domain = "www.google.com";
        struct hostent* hp = gethostbyname(domain);
        struct sockaddr_in sockaddr;

        if(hp == NULL){
            herror("hp");
        }else{
            memcpy(&sockaddr.sin_addr, hp->h_addr, hp->h_length);
        }
    }
}

GDB错误输出 #

线程 535 "main" 收到信号 SIGSEGV，段错误。
[切换到线程 0x7ffe8f606700 (LWP 27402)]
__memmove_avx_unaligned_erms ()

问题根源 #

核心问题是**gethostbyname并非线程安全函数**：它返回的struct hostent结构体是内部静态分配的内存空间，多线程并发调用时，这个静态内存会被不同线程互相覆盖。当某个线程刚拿到hp指针，还没完成memcpy操作时，其他线程调用gethostbyname就会修改hp指向的内容，导致访问hp->h_addr或hp->h_length时出现非法内存引用，运行一段时间后触发段错误。

解决方法 #

1. 使用线程安全的域名解析函数 #

推荐使用符合POSIX标准的线程安全函数，比如：

• gethostbyname_r：gethostbyname的可重入版本，需要自行提供内存缓冲区存储结果。
• getaddrinfo：更现代的API，支持IPv6，天然线程安全，是官方推荐的替代方案。

2. 用getaddrinfo改写的示例代码 #

#include <netdb.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>

void* startcheckingdomains(){
    while(1){
        const char* domain = "www.google.com";
        struct addrinfo hints, *res, *p;
        struct sockaddr_in sockaddr;
        int rv;

        memset(&hints, 0, sizeof(hints));
        hints.ai_family = AF_INET; // 指定IPv4
        hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;

        if((rv = getaddrinfo(domain, NULL, &hints, &res)) != 0){
            fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(rv));
            continue;
        }

        // 遍历结果取第一个IPv4地址
        for(p = res; p != NULL; p = p->ai_next){
            if(p->ai_family == AF_INET){
                memcpy(&sockaddr, p->ai_addr, p->ai_addrlen);
                break;
            }
        }

        freeaddrinfo(res); // 必须释放getaddrinfo分配的内存
    }
}

3. 额外注意事项 #

• 控制线程并发数：过多线程同时发起DNS请求可能导致本地DNS缓存过载或被远端DNS服务器限制，反而降低效率。
• 域名队列的线程同步：如果是从文件读取域名分发给线程，要使用互斥锁或条件变量保证队列访问的线程安全，避免数据竞争。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user19628924