所以，我得到了这一行剧本：
echo test | cat | grep test
请您解释一下，如果给出以下系统调用，究竟是如何工作的：pipe（），fork（），exec（）和dup2（）？
我在这里寻找概述，主要是操作顺序。 到目前为止我所知道的是shell将使用fork（）进行fork，并且脚本的代码将使用exec（）替换shell的代码。但是管道和dup2怎么样？他们是如何落实到位的？
提前致谢。
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首先考虑一个更简单的例子，例如：
echo test | cat
我们想要的是在一个单独的进程中执行echo，安排将其标准输出转移到执行cat的进程的标准输入中。理想情况下，这种转移，一旦设置，将不需要shell的进一步干预 - shell将平静地等待两个进程退出。
实现这一目标的机制称为“管道”。它是在内核中实现并导出到用户空间的进程间通信设备。一旦由Unix程序创建，管道就会出现一对具有特殊属性的文件描述符，如果您写入其中一个，则可以从另一个读取相同的数据。这在同一个过程中并不是很有用，但请记住，文件描述符（包括但不限于管道）在fork()之间继承，甚至可以在exec()之间继承。这使得管道易于设置并且相当有效的IPC机制。
shell创建管道，现在拥有一组属于管道的文件描述符，一个用于读取，一个用于写入。这两个文件描述符都由分叉子进程继承。现在只有当echo写入管道的写端描述符而不是它的实际标准输出时，如果cat从管道的读端描述符读取而不是从其标准输入读取，那么一切都会工作。但他们没有，这就是dup2发挥作用的地方。
dup2将文件描述符复制为另一个文件描述符，预先自动关闭新描述符。例如，dup2(1, 15)将关闭文件描述符1（按照惯例用于标准输出），并将其重新打开为文件描述符15的副本 - 这意味着写入标准输出实际上等同于写入文件描述符15.同样适用于读取：dup2(0, 8)将从文件描述符0（标准输入）读取等效于从文件描述符8读取。如果我们继续关闭原始文件描述符，则打开文件（或管道）将从原始描述符有效地移动到新的描述符，就像科幻远程传输一样，首先在远程位置复制一块物质，然后分解原始物体。
如果你仍然遵循这个理论，现在应该清楚shell执行的操作顺序：
shell创建一个管道然后fork两个进程，这两个进程都将继承管道文件描述符r和w。
在要执行echo的子流程中，shell在dup2(1, w); close(w)之前调用exec，以便将标准输出重定向到管道的写端。
在即将执行cat的子流程中，shell调用dup2(0, r); close(r)以将标准输入重定向到管道的读取端。
分叉后，主壳过程必须自己关闭管道的两端。一个原因是一旦子进程退出就释放与管道相关的资源。另一种是允许cat实际终止 - 只有在管道写入端的所有副本关闭后，管道读取器才会收到EOF。在上面的步骤中，我们确实关闭了孩子的写入结束的冗余副本，文件描述符15，在其复制到1之后。但是文件描述符15也必须存在于父级中，因为它是在该号码下继承的，并且可以只有父母关闭。如果不这样做会使cat的标准输入永远不会报告EOF，并且其cat进程会因此而停止。
这种机制很容易推广到三个或更多通过管道连接的进程。如果有三个进程，管道需要安排echo的输出写入cat的输入，cat的输出写入grep的输入。这需要两次拨打pipe()，三次拨打fork()，四次拨打dup2()和close（一次拨打echo和grep和两次对于cat），三次调用exec()，另外四次调用close()（每个管道两次）。