🥇Was ist Windows PowerShell und wofür wird es verwendet? Teil 1: Grundfunktionen

Historisch gesehen sind die Befehlszeilenhilfsprogramme in Unix-Systemen besser entwickelt als in Windows. Mit der Einführung neuer Lösungen hat sich die Situation jedoch geändert.

Windows PowerShell ermöglicht es Systemadministratoren, die meisten Routineaufgaben zu automatisieren. Mit ihr können Einstellungen geändert, Dienste gestoppt und gestartet sowie die Wartung der meisten installierten Anwendungen durchgeführt werden. Es wäre falsch, das blaue Fenster als einen weiteren Befehlsinterpreter zu betrachten. Dieser Ansatz spiegelt nicht die Essenz der von Microsoft vorgeschlagenen Innovationen wider. Tatsächlich sind die Möglichkeiten von Windows PowerShell viel umfangreicher: In einer kurzen Artikelreihe werden wir versuchen herauszufinden, wie sich die Microsoft-Lösung von den uns vertrauten Mitteln unterscheidet.

Hauptmerkmale

Windows PowerShell ist in erster Linie eine Kommandozeile mit einer Skriptsprache, die ursprünglich auf der .NET Framework-Plattform entwickelt wurde und später auf .NET Core umgestellt wurde. Im Gegensatz zu Shells, die Textdaten empfangen und zurückgeben, arbeitet Windows PowerShell mit .NET-Klassen, die Eigenschaften und Methoden haben. PowerShell ermöglicht es, gewöhnliche Befehle auszuführen und bietet zudem Zugriff auf COM-, WMI- und ADSI-Objekte. Verschiedene Speicherorte wie das Dateisystem oder die Windows-Registrierung werden verwendet, auf die so genannte Anbieter (providers) zugreifen. Es ist auch erwähnenswert, dass es möglich ist, ausführbare Komponenten von PowerShell in andere Anwendungen einzubetten, um verschiedene Operationen durchführen zu können, auch über eine grafische Benutzeroberfläche. Entsprechend können viele Windows-Anwendungen über PowerShell auf ihre Verwaltungsoberflächen zugreifen.

Windows PowerShell ermöglicht:

Einstellungen des Betriebssystems zu ändern;
Dienste und Prozesse zu verwalten;
Rollen und Komponenten des Servers zu konfigurieren;
Software zu installieren;
Installierte Software über spezielle Schnittstellen zu verwalten;
Ausführbare Komponenten in Drittanbieterprogramme einzubetten;
Skripte zur Automatisierung von Verwaltungsaufgaben zu erstellen;
Mit dem Dateisystem, der Windows-Registrierung, dem Zertifikatspeicher usw. zu arbeiten.

Shell und Entwicklungsumgebung

Windows PowerShell gibt es in zwei Ausführungen: Neben dem Konsolenemulator mit der Befehlszeile gibt es eine integrierte Skriptumgebung (Integrated Scripting Environment – ISE). Um auf die Befehlszeilenschnittstelle zuzugreifen, genügt es, das entsprechende Symbol im Windows-Menü auszuwählen oder powershell.exe aus dem Menü „Ausführen“ zu starten. Auf dem Bildschirm erscheint ein blaues Fenster, das sich in den Möglichkeiten deutlich von dem veralteten cmd.exe unterscheidet. Dort gibt es die Autovervollständigung und andere Funktionen, die Unix-Systembenutzern vertraut sind.

Um mit der Shell zu arbeiten, sollten einige Tastenkombinationen gemerkt werden:

Die Aufwärts- und Abwärtspfeile scrollen durch die Historie zum Wiederholen zuvor eingegebener Befehle;
Rechter Pfeil am Ende der Zeile gibt den vorherigen Befehl Zeichen für Zeichen wieder ein;
Ctrl+Home löscht den eingegebenen Text von der Cursorposition bis zum Anfang der Zeile;
Ctrl+End löscht den Text vom Cursor bis zum Ende der Zeile.

F7 zeigt ein Fenster mit eingegebenen Befehlen an und ermöglicht die Auswahl eines davon. In der Konsole funktioniert auch die Textauswahl mit der Maus, Copy-Paste, Cursorpositionierung, Löschen, Backspace – alles wie wir es mögen.

Windows PowerShell ISE ist eine vollständige Entwicklungsumgebung mit einem Code-Editor, der Tabs und Syntax-Highlighting unterstützt, einem Befehlsentwurf, einem integrierten Debugger und anderen Programmiertools. Wenn Sie im Entwicklungsumgebungseditor nach dem Befehlssymbol einen Bindestrich eingeben, erhalten Sie im Dropdown-Menü alle verfügbaren Parameter mit der Angabe des Typs. PowerShell ISE kann entweder über ein Symbol im Systemmenü oder über die ausführbare Datei powershell_ise.exe gestartet werden.

Cmdlets

In Windows PowerShell gibt es die sogenannten Cmdlets. Dies sind spezialisierte .NET-Klassen, die vielfältige Funktionalitäten bieten. Sie sind nach dem Prinzip „Verb-Substantiv“ benannt (oder „Aktion-Objekt“, wenn Ihnen das besser gefällt), und die durch einen Bindestrich getrennte Verbindung erinnert an Prädikat und Subjekt in Sätzen natürlicher Sprachen. Zum Beispiel bedeutet Get-Help wörtlich „Holen-Sie-Hilfe“ oder im Kontext von PowerShell: „Zeigen-Sie-Hilfe“. Im Grunde genommen ist dies das Äquivalent des Befehls man in Unix-Systemen, und die Handbücher in PowerShell müssen genau so angefragt werden, und nicht durch den Aufruf von Cmdlets mit dem Schalter —help oder \/?. Vergessen Sie auch nicht die Online-Dokumentation zu PowerShell: Bei Microsoft ist sie ziemlich ausführlich.

Neben Get werden in den Cmdlets auch andere Verben (und nicht nur Verben, streng genommen) zur Bezeichnung von Aktionen verwendet. In der folgenden Liste führen wir einige Beispiele an:

Hinzufügen — hinzufügen;
Clear — bereinigen;
Aktivieren — aktivieren;
Disable — deaktivieren;
Neu — erstellen;
Remove — entfernen;
Set — festlegen;
Start — starten;
Stop — anhalten;
Export — exportieren;
Importieren — importieren.

Es gibt System-, Benutzer- und optionale Cmdlets: Sie geben alle ein Objekt oder ein Array von Objekten zurück. Sie sind nicht case-sensitiv, d.h. aus Sicht des Befehlsinterpreters gibt es keinen Unterschied zwischen Get-Help und get-help. Zur Trennung wird das Zeichen ';' verwendet, aber es muss nur gesetzt werden, wenn in einer Zeile mehrere Cmdlets ausgeführt werden.

Die Cmdlets von Windows PowerShell werden in Module (z.B. NetTCPIP, Hyper-V usw.) gruppiert, und es gibt ein Cmdlet Get-Command zur Suche nach einem Objekt und einer Aktion. Die Hilfe dafür kann so angezeigt werden:

Get-Help Get-Command

Standardmäßig zeigt der Befehl eine kurze Hilfe an, aber es können bei Bedarf Parameter (Argumente) an die Cmdlets übergeben werden. Damit kann man z.B. eine detaillierte (Parameter -Detailed) oder vollständige (Parameter -Full) Hilfe erhalten sowie Beispiele auf den Bildschirm ausgeben (Parameter -Examples):

Get-Help Get-Command -Examples

Die Hilfe in Windows PowerShell wird mit dem Cmdlet Update-Help aktualisiert. Wenn die Befehlszeile zu lang wird, können die Argumente des Cmdlets auf die nächste Zeile verschoben werden, indem man das Steuerzeichen '`' eingibt und Enter drückt — es ist nicht möglich, den Befehl einfach auf einer Zeile zu beenden und auf der nächsten fortzusetzen.

Hier sind einige Beispiele für gängige Cmdlets:

Get-Process — zeigt die im System laufenden Prozesse an;
Get-Service — zeigt Dienste und deren Status an;
Get-Content — gibt den Inhalt einer Datei aus.

Für häufig verwendete Cmdlets und externe Tools gibt es in Windows PowerShell kurze Synonyme — Aliase (von engl. Alias). Zum Beispiel, dir — Alias für Get-ChildItem. Aus der Liste der Synonyme gibt es auch Analogien zu Befehlen aus Unix-Systemen (ls, ps usw.), und das Cmdlet Get-Help wird mit dem Befehl help aufgerufen. Die vollständige Liste der Synonyme kann mit dem Cmdlet Get-Alias angezeigt werden:

Skripte, Funktionen, Module und die Sprache PowerShell

Windows PowerShell-Skripte werden als gewöhnliche Textdateien mit der Erweiterung .ps1 gespeichert. Sie können nicht durch Doppelklick gestartet werden: Sie müssen mit der rechten Maustaste das Kontextmenü aufrufen und den Punkt „In PowerShell ausführen“ auswählen. Aus der Konsole müssen Sie entweder den vollständigen Pfad zum Skript angeben oder in das entsprechende Verzeichnis wechseln und den Dateinamen eingeben. Das Ausführen von Skripten ist zudem durch die Systemrichtlinien eingeschränkt, und zur Überprüfung der aktuellen Einstellungen kann das Cmdlet Get-ExecutionPolicy verwendet werden, das einen der folgenden Werte zurückgibt:

Restricted — das Ausführen von Skripten ist verboten (Standard);
AllSigned — nur das Ausführen von signierten Skripten, die von einem vertrauenswürdigen Entwickler stammen, ist erlaubt;
RemoteSigned — das Ausführen von signierten und eigenen Skripten ist erlaubt;
Unrestricted — das Ausführen beliebiger Skripte ist erlaubt.

Der Administrator hat zwei Handlungsoptionen. Die sicherste besteht darin, die Skripte zu signieren, aber das ist ein ziemlich komplexer Prozess – wir werden uns in den folgenden Artikeln damit befassen. Jetzt gehen wir den einfacheren Weg und ändern die Richtlinie:

Set-ExecutionPolicy RemoteSigned

PowerShell muss dafür mit Administratorrechten gestartet werden, obwohl die Richtlinie auch für den aktuellen Benutzer geändert werden kann, wenn ein spezieller Parameter verwendet wird.

Skripte werden in einer objektorientierten Programmiersprache geschrieben, deren Befehle nach dem gleichen Prinzip benannt sind wie die zuvor behandelten Cmdlets: „Aktion-Objekt“ („Verb-Nomen“). Ihr Hauptzweck ist die Automatisierung von Administrationsaufgaben, jedoch handelt es sich um eine voll funktionsfähige interpretierte Sprache, die alle erforderlichen Konstrukte enthält: bedingte Anweisungen, Schleifen, Variablen, Arrays, Objekte, Fehlerbehandlung usw. Zum Schreiben von Skripten kann jeder Texteditor verwendet werden, aber am bequemsten ist es, Windows PowerShell ISE zu starten.

Im Skript können Parameter übergeben, als erforderlich gekennzeichnet und Standardwerte festgelegt werden. Darüber hinaus ermöglicht Windows PowerShell die Erstellung von Funktionen, die ebenso wie Cmdlets aufgerufen werden können: dafür wird die Konstruktion Function und die geschweiften Klammern verwendet. Skripte mit Funktionen werden als Module bezeichnet und haben die Erweiterung .psm1. Module sollten in Verzeichnissen gespeichert werden, die in den Umgebungsvariablen von PowerShell definiert sind. Diese können mit dem folgenden Befehl angezeigt werden:

Get-ChildItem Env:PSModulePath | Format-Table -AutoSize

Förderbänder

Im letzten Beispiel haben wir eine Struktur verwendet, die den Benutzern von Unix-Shells vertraut ist. In Windows PowerShell ermöglicht das Pipe-Zeichen ebenfalls die Weitergabe der Ausgabe eines Befehls als Eingabe für einen anderen, aber es gibt einen wesentlichen Unterschied in der Implementierung der Pipeline: Hier geht es nicht mehr um eine Zeicheneingabe oder irgendeinen Text. Eingebaute Cmdlets oder benutzerdefinierte Funktionen geben Objekte oder Objektarrays zurück und können auch diese als Eingabe nehmen. Wie im Bourne-Shell und seinen zahlreichen Nachfolgern vereinfacht PowerShell mithilfe der Pipeline die Ausführung komplexer Aufgaben.

Ein einfaches Beispiel für eine Pipeline sieht so aus:

Get-Service | Sort-Object -property Status

Zunächst wird das Cmdlet Get-Service ausgeführt, und dann werden alle damit erhaltenen Dienste für die Sortierung nach dem Status an das Cmdlet Sort-Object übergeben. In welches Argument das Ergebnis des vorherigen Abschnitts der Pipeline übergeben wird, hängt von seinem Typ ab — in der Regel ist dies InputObject. Dieses Thema wird ausführlicher in einem Artikel zur Programmiersprache PowerShell behandelt werden.

Wenn gewünscht, kann die Kette fortgesetzt werden, und das Ergebnis von Sort-Object kann an ein weiteres Cmdlet übergeben werden (die Ausführung erfolgt von links nach rechts). Übrigens steht Windows-Benutzern auch die allen Unix-Nutzern vertraute Struktur für die seitenweise Ausgabe zur Verfügung:

Get-Service | Sort-Object -property Status | more

Aufgaben im Hintergrund ausführen

Es kommt häufig vor, dass eine bestimmte Befehlsausführung im Hintergrund gestartet werden muss, um nicht auf das Ergebnis in der Shell-Sitzung zu warten. In Windows PowerShell gibt es dafür mehrere Cmdlets:

Start-Job — zum Starten einer Hintergrundaufgabe;
Stop-Job — zum Stoppen einer Hintergrundaufgabe;
Get-Job — um die Liste der Hintergrundaufgaben zu sehen;
Receive-Job — um das Ergebnis der Ausführung einer Hintergrundaufgabe anzusehen;
Remove-Job — zum Löschen einer Hintergrundaufgabe;
Wait-Job — um eine Hintergrundaufgabe wieder in die Konsole zu bringen.

Um eine Hintergrundaufgabe zu starten, verwenden wir das Cmdlet Start-Job und geben in geschweiften Klammern den Befehl oder die Befehle an:

Start-Job {Get-Service}

Mit Hintergrundaufgaben in Windows PowerShell kann man manipulieren, indem man ihre Namen kennt. Zunächst lernen wir, sie anzuzeigen:

Get-Job

Jetzt zeigen wir das Ergebnis der Arbeit der Aufgabe Job1 an:

Receive-Job Job1 | more

Alles ist ziemlich einfach.

Ausführen von Befehlen über Remote-Zugriff

Windows PowerShell ermöglicht die Ausführung von Befehlen und Skripten nicht nur auf lokalen, sondern auch auf entfernten Computern und sogar auf einer ganzen Gruppe von Maschinen. Dafür gibt es mehrere Möglichkeiten:

Viele Cmdlets haben ein Parameter -ComputerName, aber auf diese Weise ist es beispielsweise nicht möglich, eine Pipeline zu erstellen;
Das Cmdlet Enter-PSSession ermöglicht die Erstellung einer interaktiven Sitzung auf einem entfernten Computer;
Mit dem Cmdlet Invoke-Command kann man Befehle oder Skripte auf einem oder mehreren entfernten Computern ausführen.

Versionen von PowerShell

Seit der ersten Veröffentlichung im Jahr 2006 hat sich PowerShell erheblich weiterentwickelt. Das Tool ist für viele Systeme verfügbar, die auf verschiedenen Hardwareplattformen (x86, x86-64, Itanium, ARM) laufen: Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista, Windows Server 2008/2008 R2, Windows 7, Windows 8, Windows 8.1, Windows RT, Windows RT 8.1, Windows Server 2012/2012 R2, Windows 10, Windows Server 2016, GNU/Linux und OS X. Die letzte Version 6.2 wurde am 10. Januar 2018 veröffentlicht. Skripte, die für frühere Versionen geschrieben wurden, werden mit hoher Wahrscheinlichkeit auch in späteren Versionen funktionieren, jedoch können bei der Rückwärtskompatibilität Probleme auftreten, da PowerShell im Laufe der Jahre viele neue Cmdlets hinzugefügt hat. Die Version der auf dem Computer installierten Shell kann mit der Eigenschaft PSVersion der eingebauten Variablen $PSVersionTable ermittelt werden:

$PSVersionTable.PSVersion

Man kann auch das Cmdlet verwenden:

Get-Variable -Name PSVersionTable –ValueOnly

Das gleiche erfolgt auch mit dem Cmdlet Get-Host. Tatsächlich gibt es viele Möglichkeiten, aber um diese zu nutzen, muss man die Programmiersprache PowerShell lernen, was wir im nächsten Artikel.

Ergebnisse

Microsoft hat es geschafft, eine wirklich leistungsstarke Shell mit einer benutzerfreundlichen integrierten Entwicklungsumgebung für Skripte zu schaffen. Im Gegensatz zu den uns vertrauten Werkzeugen aus der Unix-Welt zeichnet sie sich durch eine tiefe Integration mit den Betriebssystemen der Windows-Familie sowie mit der Software für diese und der .NET Core-Plattform aus. PowerShell kann als objektorientierte Shell bezeichnet werden, da Cmdlets und benutzerdefinierte Funktionen Objekte oder Objektarrays zurückgeben und diese als Eingabe erhalten können. Wir denken, dass alle Serveradministratoren unter Windows dieses Tool beherrschen sollten: Die Zeiten, in denen sie ohne die Befehlszeile auskamen, sind vorbei. Eine fortschrittliche Konsolenshell ist insbesondere auf unseren kostengünstigen VPS, die unter Windows Server Core laufen, besonders notwendig., aber das ist schon eine ganz andere Geschichte.

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Welche Themen sollten in den nächsten Artikeln der Reihe zuerst angesprochen werden?

53,2%Programmierung in PowerShell123
42,4%Funktionen und Module in PowerShell98
22,1%Wie unterschreibt man eigene Skripte?51
12,1%Arbeiten mit Repositories über Provider (providers)28
57,6%Automatisierung der Computeradministration mit PowerShell133
30,7%Verwaltung von Software und Integration ausführbarer PowerShell-Komponenten in Drittprodukte71