Оболочка командной строки Windows PowerShell 2.0

Цель работы – знакомство с основными возможностями оболочки командной строки Windows PowerShell 2.0

1. Краткие теоретические сведения

1.1. Цели и задачи создания новой оболочки

Новая оболочка Windows PowerShell была задумана разработчиками Microsoft как более мощная среда для написания сценариев и работы из командной строки. Разработчики PowerShell преследовали несколько целей, главная из которых – создание среды составления сценариев, которая наилучшим образом подходила бы для современных версий ОС Windows и была бы более функциональной, расширяемой и простой в использовании, чем какой-либо аналогичный продукт для любой другой ОС. В первую очередь эта среда должна была подходить для решения задач, стоящих перед системными администраторами, а также удовлетворять требованиям разработчиков программного обеспечения, предоставляя им средства для быстрой реализации интерфейсов управления к создаваемым приложениям.

Для достижения этих целей были решены следующие задачи:

Обеспечение прямого доступа из командной строки к объектам COM, WMI и .NET. В новой оболочке присутствуют команды, позволяющие в интерактивном режиме работать с COM-объектами, а также с экземплярами классов, определенных в информационных схемах WMI и .NET.

Организация работы с произвольными источниками данных в командной строке по принципу файловой системы. Например, навигация по системному реестру или хранилищу цифровых сертификатов выполняется из командной строки с помощью аналога команды CD интерпретатора Cmd.exe.

Разработка интуитивно понятной унифицированной структуры встроенных команд, основанной на их функциональном назначении. В новой оболочке имена всех внутренних команд (в PowerShell они называются командлетами) соответствуют шаблону «глагол-существительное», например, Get-Process (получить информацию о процессе), Stop-Service (остановить службу), Clear-Host (очистить экран консоли) и т.д. Для одинаковых параметров внутренних команд используются стандартные имена, структура параметров во всех командах идентична, все команды обрабатываются одним синтаксическим анализатором. В результате облегчается запоминание и изучение команд.

Обеспечение возможности расширения встроенного набора команд. Внутренние команды PowerShell могут дополняться командами, создаваемыми пользователем. При этом они полностью интегрируются в оболочку, информация о них может быть получена из стандартной справочной системы PowerShell.

Организация поддержки знакомых команд из других оболочек. В PowerShell на уровне псевдонимов собственных внутренних команд поддерживаются наиболее часто используемые стандартные команды из оболочки Cmd.exe и Unix-оболочек. Например, если пользователь, привыкший работать с Unix-оболочкой, выполнит ls, то он получит ожидаемый результат: список файлов в текущем каталоге (то же самое относится к команде dir).

Разработка полноценной встроенной справочной системы для внутренних команд. Для большинства внутренних команд в справочной системе дано подробное описание и примеры использования. В любом случае встроенная справка по любой внутренней команде будет содержать краткое описание всех ее параметров.

Реализация автоматического завершения при вводе с клавиатуры имен команд, их параметров, а также имен файлов и папок. Данная возможность значительно упрощает и ускоряет ввод команд с клавиатуры.

Главной особенностью среды PowerShell, отличающей ее от всех других оболочек командной строки, является то, что единицей обработки и передачи информации здесь является объект, а не строка текста.

Windows powershell лабораторная работа

Лабораторная работа 3 2011

Оболочка командной строки Windows PowerShell 2.0

Цель работы – знакомство с основными возможностями оболочки командной строки Windows PowerShell 2.0

1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1. Цели и задачи создания новой оболочки

Новая оболочка Windows PowerShell была задумана разработчиками Microsoft как более мощная среда для написания сценариев и работы из командной строки. Разработчики PowerShell преследовали несколько целей, главная из которых – создание среды составления сценариев, которая наилучшим образом подходила бы для современных версий ОС Windows и была бы более функциональной, расширяемой и простой в использовании, чем какой-либо аналогичный продукт для любой другой ОС. В первую очередь эта среда должна была подходить для решения задач, стоящих перед системными администраторами, а также удовлетворять требованиям разработчиков программного обеспечения, предоставляя им средства для быстрой реализации интерфейсов управления к создаваемым приложениям.

Для достижения этих целей были решены следующие задачи:

• Обеспечение прямого доступа из командной строки к объектам COM, WMI и .NET. В новой оболочке присутствуют команды, позволяющие в интерактивном режиме работать с COM-объектами, а также с экземплярами классов, определенных в информационных схемах WMI и .NET.
• Организация работы с произвольными источниками данных в командной строке по принципу файловой системы. Например, навигация по системному реестру или хранилищу цифровых сертификатов выполняется из командной строки с помощью аналога команды CD интерпретатора Cmd.exe.
• Разработка интуитивно понятной унифицированной структуры встроенных команд, основанной на их функциональном назначении. В новой оболочке имена всех внутренних команд (в PowerShell они называются командлетами) соответствуют шаблону «глагол-существительное», например, Get-Process (получить информацию о процессе), Stop-Service (остановить службу), Clear-Host (очистить экран консоли) и т.д. Для одинаковых параметров внутренних команд используются стандартные имена, структура параметров во всех командах идентична, все команды обрабатываются одним синтаксическим анализатором. В результате облегчается запоминание и изучение команд.
• Обеспечение возможности расширения встроенного набора команд. Внутренние команды PowerShell могут дополняться командами, создаваемыми пользователем. При этом они полностью интегрируются в оболочку, информация о них может быть получена из стандартной справочной системы PowerShell.
• Организация поддержки знакомых команд из других оболочек. В PowerShell на уровне псевдонимов собственных внутренних команд поддерживаются наиболее часто используемые стандартные команды из оболочки Cmd.exe и Unix-оболочек. Например, если пользователь, привыкший работать с Unix-оболочкой, выполнит ls, то он получит ожидаемый результат: список файлов в текущем каталоге (то же самое относится к команде dir).
• Разработка полноценной встроенной справочной системы для внутренних команд. Для большинства внутренних команд в справочной системе дано подробное описание и примеры использования. В любом случае встроенная справка по любой внутренней команде будет содержать краткое описание всех ее параметров.
• Реализация автоматического завершения при вводе с клавиатуры имен команд, их параметров, а также имен файлов и папок. Данная возможность значительно упрощает и ускоряет ввод команд с клавиатуры.

Главной особенностью среды PowerShell, отличающей ее от всех других оболочек командной строки, является то, что единицей обработки и передачи информации здесь является объект, а не строка текста.

1.2. Отличие PowerShell от других оболочек – ориентация на объекты

При разработке любого языка программирования одним из основных является вопрос о том, какие типы данных и каким образом будут в нем представлены. При создании PowerShell разработчики решили не изобретать ничего нового и воспользоваться унифицированной объектной моделью .NET.

Рассмотрим пример. В Windows XP есть консольная утилита tasklist.exe, которая выдает информацию о процессах, запущенных в системе:

Предположим, что мы в командном файле интерпретатора Cmd.exe с помощью этой утилиты хотим определить, сколько оперативной памяти тратит процесс kavsvc.exe. Для этого нужно выделить из выходного потока команды tasklist соответствующую строку, извлечь из нее подстроку, содержащую нужное число и убрать пробелы между разрядами. В PowerShell задача решается с помощью команды get-process, которая возвращает коллекцию объектов, каждый из которых соответствует одному запущенному процессу. Для определения памяти, затрачиваемой процессом kavsvc.exe, нет необходимости в дополнительных манипуляциях с текстом, достаточно просто взять значение свойства WS объекта, соответствующего данному процессу.

Наконец, объектная модель .NET позволяет PowerShell напрямую использовать функциональность различных библиотек, являющихся частью платформы .NET. Например, чтобы узнать, каким днем недели было 9 ноября 1977 года, в PowerShell можно выполнить следующую команду:

В этом случае команда get-date возвращает .NET-объект DateTime, имеющий свойство DayOfWeek, при обращении к которому вычисляется день недели для соответствующей даты.

1.3. Запуск оболочки. Выполнение команд

Для запуска оболочки следует нажать на кнопку Пуск (Start), открыть меню Все программы (All Programs), выбрать элемент Стандартные, Windows PowerShell и Windows PowerShell ISE. Другой вариант запуска оболочки – пункт Выполнить… (Run) в меню Пуск (Start), ввести имя файла powershell_ise и нажать кнопку OK.

Рис. 1. Запуск PowerShell ISE с помощью меню

В результате откроется новое командное окно с приглашением вводить команды (рис. 2).

В нижней части окна вводятся команды. Средняя часть окна содержит результаты выполнения введенной команды или сообщения об ошибках.

Верхняя часть используется для работы с командными файлами.

Рис. 2. Командное окно оболочки PowerShell ISE

Выполним первую команду в PowerShell — команду ps – список выполняющихся процессов (команды в PowerShell обрабатываются без учета регистра). На экран будет выведен список выполняющихся процессов.

Предыстория введенных команд работает также, как и в CMD.

1.4. Типы команд PowerShell

В оболочке PowerShell поддерживаются команды четырех типов: командлеты, функции, сценарии и внешние исполняемые файлы.

Первый тип – так называемые командлеты (cmdlet). Этот термин используется пока только внутри PowerShell. Командлет – аналог внутренней команды интерпретатора командной строки — представляет собой класс .NET, порожденный от базового класса Cmdlet; разрабатываются командлеты с помощью пакета PowerShell Software Developers Kit (SDK). Единый базовый класс Cmdlet гарантирует совместимый синтаксис всех командлетов, а также автоматизирует анализ параметров командной строки и описание синтаксиса командлетов для встроенной справки. Командлеты рассматриваются в данной работе. С командами других типов можно ознакомиться, используя [1].

Данный тип команд компилируется в динамическую библиотеку (DLL) и подгружается к процессу PowerShell во время запуска оболочки (то есть сами по себе командлеты не могут быть запущены как приложения, но в них содержатся исполняемые объекты). Командлеты – это аналог внутренних команд традиционных оболочек.

Следующий тип команд – функции. Функция – это блок кода на языке PowerShell, имеющий название и находящийся в памяти до завершения текущего сеанса командной оболочки. Функции, как и командлеты, поддерживают именованные параметры. Анализ синтаксиса функции производится один раз при ее объявлении.

Сценарий – это блок кода на языке PowerShell, хранящийся во внешнем файле с расширением ps1. Анализ синтаксиса сценария производится при каждом его запуске.

Последний тип команд – внешние исполняемые файлы, которые выполняются обычным образом операционной системой.

1.5. Имена и синтаксис командлетов

В PowerShell аналогом внутренних команд являются командлеты. Командлеты могут быть очень простыми или очень сложными, но каждый из них разрабатывается для решения одной, узкой задачи. Работа с командлетами становится по-настоящему эффективной при использовании их композиции (конвейеризации объектов между командлетами).

Команды Windows PowerShell следуют определенным правилам именования:

• Команды Windows PowerShell состоят из глагола и существительного (всегда в единственном числе), разделенных тире. Глагол задает определенное действие, а существительное определяет объект, над которым это действие будет совершено. Команды записываются на английском языке. Пример: Get-Help вызывает интерактивную справку по синтаксису Windows PowerShell.
• Перед параметрами ставится символ «-». Например: Get-Help –Detailed.
• В Windows PowerShell также включены псевдонимы многих известных команд. Это упрощает знакомство и использование Windows PowerShell. Пример: команды help (классический стиль Windows) и man (классический стиль Unix) работают так же, как и Get-Help.

Например, Get-Process (получить информацию о процессе), Stop-Service (остановить службу), Clear-Host (очистить экран консоли) и т.д. Чтобы просмотреть список командлетов, доступных в ходе текущего сеанса, нужно выполнить командлет Get-Command.

По умолчанию командлет Get-Command выводит сведения в трех столбцах: CommandType, Name и Definition. При этом в столбце Definition отображается синтаксис командлетов (многоточие (…) в столбце синтаксиса указывает на то, что данные обрезаны).

Замечание. Косые черты (/ и \) вместе с параметрами в оболочке Windows PowerShell не используются.

В общем случае синтаксис командлетов имеет следующую структуру:

Здесь параметр1 – параметр (переключатель), не имеющий значения; параметр2 – имя параметра, имеющего значение аргумент1; аргумент2 – параметр, не имеющий имени. Например, командлет Get-Process имеет параметр Name, который определяет имя процесса, информацию о котором нужно вывести. Имя этого параметра указывать необязательно. Таким образом, для получения сведений о процессе Far можно ввести либо команду Get-Process -Name Far, либо команду Get-Process Far.

1.6. Автоматическое завершение команд (автозавершение ввода команд)

Находясь в оболочке PowerShell, можно ввести часть какой-либо команды, нажать клавишу и система попытается сама завершить ввод этой команды.

Подобное автоматическое завершение срабатывает, во-первых, для имен файлов и путей файловой системы. При нажатии клавиши PowerShell автоматически расширит частично введенный путь файловой системы до первого найденного совпадения. При повторении нажатия клавиши производится циклический переход по имеющимся возможностям выбора. Также в PowerShell реализована возможность автоматического завершения путей файловой системы на основе шаблонных символов (? и *). Например, если ввести команду cd c:\pro*files и нажать клавишу , то в строке ввода появится команда cd ‘C:\Program Files’.

Во-вторых, в PowerShell реализовано автозавершение имен командлетов и их параметров. Если ввести первую часть имени командлета (глагол) и дефис, нажать после этого клавишу , то система подставит имя первого подходящего командлета (следующий подходящий вариант имени выбирается путем повторного нажатия ). Аналогичным образом автозавершение срабатывает для частично введенных имен параметров командлета: нажимая клавишу , мы будем циклически перебирать подходящие имена.

Наконец, PowerShell позволяет автоматически завершать имена используемых переменных (объектов) и имена свойств объектов.

1.7. Псевдонимы команд

Механизм псевдонимов, реализованный в оболочке PowerShell, дает возможность пользователям выполнять команды по их альтернативным именам (например, вместо команды Get-Childitem можно пользоваться псевдонимом dir). В PowerShell заранее определено много псевдонимов, можно также добавлять собственные псевдонимы в систему.

Псевдонимы в PowerShell делятся на два типа. Первый тип предназначен для совместимости имен с разными интерфейсами. Псевдонимы этого типа позволяют пользователям, имеющим опыт работы с другими оболочками (Cmd.exe или Unix-оболочки), использовать знакомые им имена команд для выполнения аналогичных операций в PowerShell, что упрощает освоение новой оболочки, позволяя не тратить усилий на запоминание новых команд PowerShell. Например, пользователь хочет очистить экран. Если у него есть опыт работы с Cmd.exe, то он, естественно, попробует выполнить команду cls. PowerShell при этом выполнит командлет Clear-Host, для которого cls является псевдонимом и который выполняет требуемое действие – очистку экрана. Для пользователей Cmd.exe в PowerShell определены псевдонимы cd, cls, copy, del, dir, echo, erase, move, popd, pushd, ren, rmdir, sort, type; для пользователей Unix – псевдонимы cat, chdir, clear, diff, h, history, kill, lp, ls, mount, ps, pwd, r, rm, sleep, tee, write.

Узнать, какой именно командлет скрывается за знакомым псевдонимом, можно с помощью командлета Get-Alias:

Псевдонимы второго типа (стандартные псевдонимы) в PowerShell предназначены для быстрого ввода команд. Такие псевдонимы образуются из имен командлетов, которым они соответствуют. Например, глагол Get сокращается до g, глагол Set сокращается до s, существительное Location сокращается до l и т.д. Таким образом, для командлету Set-Location соответствует псевдоним sl, а командлету Get-Location – псевдоним gl.

Просмотреть список всех пседонимов, объявленных в системе, можно с помощью командлета Get-Alias без параметров. Определить собственный псевдоним можно с помощью командлета Set-Alias.

1.8. Справочная система PowerShell

В PowerShell предусмотрено несколько способов получения справочной информации внутри оболочки.

Краткую справку по одному командлету можно получить с помощью параметра ? (вопросительный знак), указанного после имени этого командлета. Например:

Вместо help или man в Windows PowerShell можно также использовать команду Get-Help. Ее синтаксис описан ниже:

• Get-Help выводит на экран справку об использовании справки
• Get-Help * перечисляет все команды Windows PowerShell
• Get-Help команда выводит справку по соответствующей команде
• Get-Help команда -Detailed выводит подробную справку с примерами команды

Использование команды help для получения подробных сведений о команде help:

Комана Get-Help позволяет просматривать справочную информацию не только о разных командлетах, но и о синтаксисе языка PowerShell, о псевдонимах и т. д.

Например, чтобы прочитать справочную информацию об использовании массивов в PowerShell, нужно выполнить следующую команду: Get-Help about_array.

Командлет Get-Help выводит содержимое раздела справки на экран сразу целиком. Функции man и help позволяют справочную информацию выводить поэкранно (аналогично команде MORE интерпретатора Cmd.exe), например: man about_array.

1.9. Конвейеризация и управление выводом команд Windows PowerShell

Ранее было рассмотрено понятие конвейеризации (или композиции) команд интерпретатора Cmd.exe, когда выходной поток одной команды перенаправлялся во входной поток другой, объединяя тем самым две команды вместе. Подобные конвейеры команд используются в большинстве оболочек командной строки и являются средством, позволяющим передавать информацию между разными процессами. Механизм композиции команд представляет собой, вероятно, наиболее ценную концепцию, используемую в интерфейсах командной строки. Конвейеры не только снижают усилия, прилагаемые при вводе сложных команд, но и облегчают отслеживание потока работы в командах.

В оболочке PowerShell также очень широко используется механизм конвейеризации команд, однако здесь по конвейеру передается не поток текста, как во всех других оболочках, а объекты. При этом с элементами конвейера можно производить различные манипуляции: фильтровать объекты по определенному критерию, сортировать и группировать объекты, изменять их структуру (ниже мы подробнее рассмотрим операции фильтрации и сортировки элементов конвейера).

1.9.1. Конвейеризация объектов в PowerShell

Конвейер в PowerShell – это последовательность команд, разделенных между собой знаком | (вертикальная черта). Каждая команда в конвейере получает объект от предыдущей команды, выполняет определенные операции над ним и передает следующей команде в конвейере. С точки зрения пользователя, объекты упаковывают связанную информацию в форму, в которой информацией проще манипулировать как единым блоком и из которой при необходимости извлекаются определенные элементы.

Передача данных между командами в виде объектов имеет большое преимущество над обычным обменом информацией посредством потока текста. Ведь команда, принимающая поток текста от другой утилиты, должна его проанализировать, разобрать и выделить нужную ей информацию, а это может быть непросто, так как обычно вывод команды больше ориентирован на визуальное восприятие человеком (это естественно для интерактивного режима работы), а не на удобство последующего синтаксического разбора.

При передаче по конвейеру объектов этой проблемы не возникает, здесь нужная информация извлекается из элемента конвейера простым обращением к соответствующему свойству объекта. Однако возникает новый вопрос: каким образом узнать, какие именно свойства есть у объектов, передаваемых по конвейеру? Ведь при выполнении того или иного командлета мы на экране видим только одну или несколько колонок отформатированного текста.

Пример Запустим командлет Get-Process, который выводит информацию о запущенных в системе процессах:

Фактически на экране мы видим только сводную информацию (результат форматирования полученных данных), а не полное представление выходного объекта. Из этой информации непонятно, сколько точно свойств имеется у объектов, генерируемых командой Get-Process, и какие имена имеют эти свойства. Например, мы хотим найти все «зависшие» процессы, которые не отвечают на запросы системы. Можно ли это сделать с помощью командлета Get-Process, какое свойство нужно проверять у выводимых объектов?

Для ответа на подобные вопросы нужно научиться исследовать структуру объектов PowerShell, узнавать, какие свойства и методы имеются у этих объектов.

1.9.2. Просмотр структуры объектов

Для анализа структуры объекта, возвращаемого определенной командой, проще всего направить этот объект по конвейеру на командлет Get-Member (псевдоним gm), например:

Здесь мы видим имя .NET-класса, экземпляры которого возвращаются в ходе работы исследуемого командлета (в нашем примере это класс System.Diagnostic.Process), а также полный список элементов объекта (в частности, интересующее нас свойство Responding, определяющего «зависшие» процессы). При этом на экран выводится очень много элементов, просматривать их неудобно. Командлет Get-Member позволяет перечислить только те элементы объекта, которые являются его свойствами. Для этого используется параметр MemberType со значением Properties:

Процессам ОС соответствуют объекты, имеющие очень много свойств, на экран же при работе командлета Get-Process выводятся лишь несколько из них (способы отображения объектов различных типов задаются конфигурационными файлами в формате XML, находящимися в каталоге, где установлен файл powershell.exe).

Рассмотрим наиболее часто используемые операции над элементами конвейера: фильтрации и сортировки.

1.9.3. Фильтрация объектов в конвейере

В PowerShell поддерживается возможность фильтрации объектов в конвейере, т.е. удаление из конвейера объектов, не удовлетворяющих определенному условию. Данную функциональность обеспечивает командлет Where-Object, позволяющий проверить каждый объект, находящийся в конвейере, и передать его дальше по конвейеру, только если объект удовлетворяет условиям проверки.

Например, для вывода информации о «зависших» процессах (объекты, возвращаемые командлетом Get-Process, у которых свойство Responding равно False) можно использовать следующий конвейер:

Другой пример – оставим в конвейере только те процессы, у которых значение идентификатора (свойство Id) больше 1000:

В блоках сценариев командлета Where-Object для обращения к текущему объекту конвейера и извлечения нужных свойств этого объекта используется специальная переменная $_, которая создается оболочкой PowerShell автоматически. Данная переменная используется и в других командлетах, производящих обработку элементов конвейера.

Условие проверки в Where-Object задается в виде блока сценария – одной или нескольких команд PowerShell, заключенных в фигурные скобки <>. Результатом выполнения данного блока сценария должно быть значение логического типа: True (истина) или False (ложь). Как можно понять из примеров, в блоке сценария используются специальные операторы сравнения.

Замечание. В PowerShell для операторов сравнения не используются обычные символы > или

Основные операторы сравнения приведены в табл. 1.

Таблица 1. Операторы сравнения в PowerShell