前面我们通过简化的 strace 输出理解了整个过程。现在让我们做一个完整的、可复现的实验，亲眼见证这个精妙的机制是如何运作的。

执行以下命令：

strace -f -e trace=write,read,pipe,pipe2,clone,close,dup2,execve,exit_group -o /tmp/yes_head.log bash -c 'yes | head'

这个命令会跟踪所有相关的系统调用，并将结果保存到 /tmp/yes_head.log 文件中。让我们看看完整的输出：

61937 execve("/usr/bin/bash", ["bash", "-c", "yes | head"], ...) = 0
61937 pipe2([3, 4], 0)                  = 0
61937 clone(...)                        = 61938
61937 close(4)                          = 0
61937 clone(...)                        = 61939
61937 close(3)                          = 0
61938 close(3)                          = 0
61938 dup2(4, 1)                        = 1
61938 close(4)                          = 0
61939 dup2(3, 0)                        = 0
61939 close(3)                          = 0
61938 execve("/usr/bin/yes", ["yes"], ...) = 0
61939 execve("/usr/bin/head", ["head"], ...) = 0
61938 write(1, "y\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\n"..., 8192) = 8192
61939 read(0, "y\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\n"..., 8192) = 8192
61938 write(1, "y\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\n"..., 8192) = 8192
61938 write(1, "y\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\n"..., 8192) = 8192
61938 write(1, "y\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\n"..., 8192 <unfinished ...>
61939 close(0)                          = 0
61938 <... write resumed>               = 8192
61939 write(1, "y\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\n", 20 <unfinished ...>)
61938 write(1, "y\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\n"..., 8192 <unfinished ...>)
61939 <... write resumed>               = 20
61938 <... write resumed>               = -1 EPIPE (断开的管道)
61938 --- SIGPIPE {si_signo=SIGPIPE, si_code=SI_USER, si_pid=61938, si_uid=1000} ---
61939 close(1)                          = 0
61939 close(2)                          = 0
61939 exit_group(0)                     = ?
61938 +++ killed by SIGPIPE +++
61939 +++ exited with 0 +++
61937 --- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_KILLED, si_pid=61938, si_status=SIGPIPE} ---
61937 exit_group(0)                     = ?
61937 +++ exited with 0 +++

让我们逐步解读这个输出（61937 是 bash，61938 是 yes，61939 是 head）：

阶段一：Shell 建立管道和进程

61937 pipe2([3, 4], 0)                  = 0       <-- 创建管道：fd[0]=3(读), fd[1]=4(写)
61937 clone(...)                        = 61938   <-- fork 出 yes 进程
61937 close(4)                          = 0       <-- bash 关闭写端（自己不写）
61937 clone(...)                        = 61939   <-- fork 出 head 进程
61937 close(3)                          = 0       <-- bash 关闭读端（自己不读）

Shell 创建了管道和两个子进程，然后自己关闭了管道的两端（因为 bash 不需要读写这个管道）。

阶段二：子进程重定向文件描述符

61938 close(3)                          = 0       <-- yes 关闭读端
61938 dup2(4, 1)                        = 1       <-- yes: fd[1] --> stdout
61938 close(4)                          = 0       <-- yes 关闭原来的 fd[1]

61939 dup2(3, 0)                        = 0       <-- head: fd[0] --> stdin
61939 close(3)                          = 0       <-- head 关闭原来的 fd[0]

yes 进程（61938）关闭了读端，将写端设为 stdout；=head= 进程（61939）关闭了写端，将读端设为 stdin。

阶段三：进程执行

61938 execve("/usr/bin/yes", ["yes"], ...) = 0
61939 execve("/usr/bin/head", ["head"], ...) = 0

两个进程分别加载并执行对应的程序。

阶段四：数据传输

61938 write(1, "y\ny\n...", 8192)        = 8192    <-- yes 写入 8192 字节
61939 read(0, "y\ny\n...", 8192)         = 8192    <-- head 读取 8192 字节
61938 write(1, "y\ny\n...", 8192)        = 8192    <-- yes 继续写入
61938 write(1, "y\ny\n...", 8192)        = 8192    <-- yes 继续写入
61938 write(1, "y\ny\n...", 8192)        = 8192    <-- yes 继续写入

yes 持续写入数据（每次 8192 字节），=head= 读取了一次 8192 字节后就不再读取了——因为它只需要 10 行数据（20 字节）就够了。

阶段五：head 完成任务，关闭读端

61938 write(1, "y\ny\n...", 8192 <unfinished ...>
61939 close(0)                          = 0       <-- head 关闭 stdin（管道读端）
61938 <... write resumed>               = 8192

注意这里的时序：=yes= 正在写入第 5 次数据（尚未完成），=head= 就已经关闭了 stdin（管道读端）。然后 yes 的写入操作才完成。这说明 head 和 yes 是真正并行运行的。

阶段六：yes 收到 SIGPIPE 终止

61939 write(1, "y\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\ny\n", 20 <unfinished ...>)
61938 write(1, "y\ny\n...", 8192 <unfinished ...>)
61939 <... write resumed>               = 20
61938 <... write resumed>               = -1 EPIPE (断开的管道)
61938 --- SIGPIPE {si_signo=SIGPIPE, si_code=SI_USER, si_pid=61938, si_uid=1000} ---
61938 +++ killed by SIGPIPE +++

head 把 10 行结果输出到终端（ write(1, ..., 20) ），同时 yes 尝试再次写入管道，但此时管道读端已经关闭，=write()= 返回 EPIPE 错误，=yes= 随即收到 SIGPIPE 信号被杀死。

阶段七：head 输出结果并退出

61939 close(1)                          = 0       <-- head 关闭 stdout
61939 close(2)                          = 0       <-- head 关闭 stderr
61939 exit_group(0)                     = ?       <-- head 正常退出
61939 +++ exited with 0 +++

head 将读取的数据输出到终端后，关闭所有文件描述符，正常退出。

阶段八：Shell 收到子进程退出信号

61937 --- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_KILLED, si_pid=61938, si_status=SIGPIPE} ---
61937 exit_group(0)                     = ?
61937 +++ exited with 0 +++

Shell 收到 SIGCHLD 信号，知道子进程已经退出，于是自己也退出了。