PowerShell (pwsh) 全面使用指南

东东海2025-05-062025-10-29

PowerShell (pwsh) 全面使用指南

引言

PowerShell 是什么？

PowerShell (pwsh) 是微软开发的一种跨平台的任务自动化和配置管理框架，由命令行 shell 和脚本语言组成。它构建在 .NET Framework / .NET Core 之上，旨在帮助 IT 专业人员和开发人员控制和自动化 Windows、Linux 和 macOS 操作系统的管理。与传统的命令行 shell（如 cmd.exe 或 Bash）不同，PowerShell 处理的是对象而不是纯文本流，这使得它在数据处理和系统管理方面更加强大和灵活。

PowerShell 的历史和发展

Monad (2003-2006)：PowerShell 最初代号为 “Monad”，旨在提供一种更强大、更一致的命令行体验。
Windows PowerShell 1.0 (2006)：随 Windows Vista 和 Windows Server 2008 发布，引入了核心概念，如 Cmdlet、管道和对象。
Windows PowerShell 2.0 (2009)：随 Windows 7 和 Windows Server 2008 R2 发布，引入了远程处理 (Remoting)、后台作业 (Background Jobs)、脚本调试和模块化等重要功能。
Windows PowerShell 3.0 (2012)：随 Windows 8 和 Windows Server 2012 发布，改进了工作流、IntelliSense、模块自动加载等。
Windows PowerShell 4.0 (2013)：随 Windows 8.1 和 Windows Server 2012 R2 发布，引入了 Desired State Configuration (DSC)。
Windows PowerShell 5.0/5.1 (2015/2016)：随 Windows 10 和 Windows Server 2016 发布，增强了安全性、类定义、调试和 DSC 功能。
PowerShell Core 6.x (2016-2019)：基于 .NET Core，实现了跨平台（Windows, Linux, macOS），并开源。名称从 “Windows PowerShell” 变为 “PowerShell Core”。
PowerShell 7.x (2020-至今)：统一了 Windows PowerShell 和 PowerShell Core 的发展路径，基于最新的 .NET 版本，继续增强跨平台兼容性、性能和功能。名称简化为 “PowerShell”。

PowerShell 的核心优势

面向对象：处理结构化数据（对象），而不是纯文本，便于数据提取和操作。
一致性：Cmdlet 遵循 动词-名词 的命名规范，易于学习和预测。
可扩展性：通过模块可以轻松添加新的命令和功能。
脚本能力：强大的脚本语言，支持函数、循环、条件判断、错误处理等。
远程管理：内置强大的远程处理能力，可以管理多台计算机。
集成性：与 .NET、WMI、CIM、COM、Active Directory、REST API 等多种技术无缝集成。
跨平台：PowerShell 7+ 可在 Windows、Linux 和 macOS 上运行。
自动化：非常适合自动化重复性任务和复杂的管理流程。

基础概念

理解 PowerShell 的核心概念是高效使用它的关键。

Cmdlet (命令)

Cmdlet（发音 “command-let”）是 PowerShell 的原生命令。它们是轻量级的 .NET 类实例，执行特定的操作。Cmdlet 的命名遵循 动词-名词 的模式，例如：

Get-Process：获取当前运行的进程。
Stop-Service：停止一个服务。
New-Item：创建一个新项（如文件或目录）。
Set-Content：设置文件内容。

这种命名规范使得命令的功能易于理解和发现。动词表示操作（Get, Set, New, Remove, Start, Stop 等），名词表示操作的对象（Process, Service, Item, Content 等）。

管道 (Pipeline)

管道 (|) 是 PowerShell 最强大的特性之一。它允许将一个 Cmdlet 的输出（对象）直接传递给另一个 Cmdlet 作为输入，形成命令链。这使得复杂任务可以通过组合简单的命令来完成。

# 获取所有名称以 "s" 开头的服务，并停止它们
Get-Service -Name s* | Stop-Service -WhatIf # -WhatIf 参数用于预览操作，不实际执行

# 获取当前目录下的所有 .log 文件，并计算它们的总大小
Get-ChildItem -Filter *.log | Measure-Object -Property Length -Sum

由于 PowerShell 传递的是对象，管道操作比传统的基于文本的管道更加灵活和可靠，无需复杂的文本解析。

对象 (Objects)

PowerShell 的核心是对象。Cmdlet 的输出是 .NET 对象，这些对象包含属性（数据）和方法（操作）。

# 获取记事本进程对象
$process = Get-Process -Name notepad

# 查看对象的类型
$process.GetType().FullName

# 查看对象的所有成员（属性和方法）
$process | Get-Member

# 访问对象的属性
Write-Host "进程 ID: $($process.Id)"
Write-Host "进程名称: $($process.ProcessName)"
Write-Host "内存使用 (MB): $($process.WorkingSet64 / 1MB)"

# 调用对象的方法 (示例：结束进程)
# $process.Kill()

使用对象使得数据处理更加精确，可以通过点 (.) 操作符访问对象的属性和方法。

变量 (Variables)

变量用于存储数据。在 PowerShell 中，变量名以美元符号 ($) 开头。

# 赋值
$name = "PowerShell User"
$count = 10
$processes = Get-Process

# 使用变量
Write-Host "Hello, $name!"
Write-Host "There are $count items."
Write-Host "Number of processes: $($processes.Count)" # 在字符串中使用表达式

# 变量类型 (PowerShell 通常会自动推断)
$number = 100       # [int]
$pi = 3.14159     # [double]
$text = "Some text" # [string]
$today = Get-Date    # [datetime]
$list = 1, 2, 3    # [object[]], 实际上是 [int[]]

# 强制类型
[string]$value = 123
Write-Host $value.GetType().Name # 输出 String

别名 (Aliases)

别名是 Cmdlet 或命令的替代名称，通常更短，便于快速输入。PowerShell 提供了许多内置别名，尤其是为了兼容 Unix/Linux 和 cmd.exe 用户。

ls 或 dir 是 Get-ChildItem 的别名。
cd 是 Set-Location 的别名。
ps 是 Get-Process 的别名。
kill 是 Stop-Process 的别名。
cat 或 type 是 Get-Content 的别名。
echo 是 Write-Host 或 Write-Output 的别名。
cp 或 copy 是 Copy-Item 的别名。
rm 或 del 是 Remove-Item 的别名。

可以使用 Get-Alias 查看所有别名，New-Alias 创建自定义别名。

注意：在编写脚本时，建议使用完整的 Cmdlet 名称以提高可读性和可维护性，避免使用别名。

提供程序 (Providers)

PowerShell Provider 允许像访问文件系统一样访问不同的数据存储。例如：

FileSystem：访问文件和目录 (C:, D:)。
Registry：访问 Windows 注册表 (HKLM:, HKCU:)。
Environment：访问环境变量 (Env:)。
Variable：访问当前会话的变量 (Variable:)。
Function：访问当前会话的函数 (Function:)。
Alias：访问当前会话的别名 (Alias:)。
Certificate：访问证书存储 (Cert:)。

可以使用 Get-PSProvider 查看所有可用的提供程序。通过提供程序，可以使用标准的 Item Cmdlet（如 Get-Item, Set-Item, Get-ChildItem）来操作这些不同的数据源。

# 切换到注册表驱动器
Set-Location HKLM:\SOFTWARE\Microsoft

# 列出子项
Get-ChildItem

# 查看环境变量
Get-ChildItem Env:

# 查看 PATH 环境变量
$env:PATH

执行策略 (Execution Policy)

执行策略是 PowerShell 的一项安全功能，用于控制加载配置文件和运行脚本的条件。它有助于防止恶意脚本的执行。

可以使用 Get-ExecutionPolicy 查看当前策略，Set-ExecutionPolicy 进行设置（需要管理员权限）。

常见的策略级别：

Restricted：默认策略（Windows 客户端）。不允许运行任何脚本。只允许交互式命令。
AllSigned：只允许运行由受信任发布者签名的脚本。
RemoteSigned：默认策略（Windows 服务器）。允许运行本地创建的脚本；从网络下载的脚本必须由受信任发布者签名。
Unrestricted：允许运行所有脚本，但对来自网络的未签名脚本会提示确认。
Bypass：不阻止任何操作，也没有警告或提示。
Undefined：没有定义执行策略。

# 查看当前策略
Get-ExecutionPolicy -List # 查看所有作用域的策略

# 设置执行策略 (需要管理员权限)
# Set-ExecutionPolicy RemoteSigned -Scope CurrentUser

可以使用 -Scope 参数指定策略的作用范围（如 Process, CurrentUser, LocalMachine）。

常用命令 (Cmdlets)

掌握常用的 Cmdlet 是日常使用 PowerShell 的基础。

文件和目录操作

Get-ChildItem (alias: ls, dir, gci): 列出目录内容或文件信息。

Get-ChildItem C:\Windows
Get-ChildItem -Path C:\Users -Directory # 只列出目录
Get-ChildItem -Path C:\Logs -Filter *.log -Recurse # 递归查找 .log 文件
Get-ChildItem -Path . -File | Where-Object {$_.LastWriteTime -lt (Get-Date).AddDays(-30)} # 查找30天前修改的文件

Copy-Item (alias: cp, copy, cpi): 复制文件或目录。

1 2	Copy-Item -Path C:\source.txt -Destination D:\backup\ Copy-Item -Path C:\MyFolder -Destination D:\BackupFolder -Recurse # 复制目录及其内容

Remove-Item (alias: rm, del, erase, rd, ri): 删除文件或目录。

1 2	Remove-Item -Path C:\temp\oldfile.txt Remove-Item -Path C:\Temp\* -Recurse -Force # 强制递归删除 Temp 目录下所有内容

New-Item (alias: ni, md, mkdir): 创建新项（文件、目录等）。

1 2	New-Item -Path C:\MyNewFolder -ItemType Directory New-Item -Path C:\MyNewFile.txt -ItemType File -Value "Initial content"

Set-Location (alias: cd, sl): 更改当前工作目录。

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Set-Location C:\Windows\System32
cd .. # 返回上一级目录
cd ~   # 返回用户主目录

Get-Content (alias: cat, type, gc): 获取文件内容。

Get-Content -Path C:\config.ini
Get-Content -Path C:\log.txt -Tail 10 # 获取最后 10 行
Get-Content -Path C:\largefile.log -TotalCount 100 # 获取前 100 行
(Get-Content -Path C:\users.json) | ConvertFrom-Json # 读取 JSON 文件并转换为对象

Set-Content (alias: sc): 设置（覆盖）文件内容。

1 2	Set-Content -Path C:\status.txt -Value "Process Complete" Get-Process \| Out-String \| Set-Content -Path C:\processes.txt # 将进程列表写入文件

Add-Content (alias: ac): 向文件追加内容。

1	Add-Content -Path C:\app.log -Value "$(Get-Date): Application started."

进程管理

Get-Process (alias: ps, gps): 获取正在运行的进程。

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Get-Process
Get-Process -Name notepad, chrome
Get-Process | Sort-Object -Property CPU -Descending | Select-Object -First 5 # CPU 占用最高的 5 个进程

Stop-Process (alias: kill, spps): 停止一个或多个进程。

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Stop-Process -Name notepad
Get-Process -Name "badapp*" | Stop-Process -Force -WhatIf
Stop-Process -Id 1234

Start-Process (alias: start, saps): 启动一个新进程。

Start-Process notepad.exe
Start-Process C:\MyApp\run.bat
Start-Process https://www.microsoft.com # 打开默认浏览器访问 URL
Start-Process powershell -Verb RunAs # 以管理员身份启动 PowerShell

服务管理

Get-Service (alias: gsv): 获取系统服务。

Get-Service
Get-Service -Name WinRM, Spooler
Get-Service -DisplayName "*Network*" # 按显示名称查找
Get-Service | Where-Object {$_.Status -eq 'Running'} # 获取正在运行的服务

Start-Service (alias: sasv): 启动服务。

1 2	Start-Service -Name Spooler Get-Service -Name BITS \| Start-Service

Stop-Service (alias: spsv): 停止服务。

1 2	Stop-Service -Name Spooler -Force Get-Service -Name "MyCustomService" \| Stop-Service -WhatIf

Restart-Service (alias: rsv): 重启服务。
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Restart-Service -Name WinRM -Force

Set-Service: 修改服务属性（如启动类型）。

1 2	Set-Service -Name MyService -StartupType Automatic Get-Service -Name UnwantedSvc \| Set-Service -StartupType Disabled

网络操作

Test-Connection (alias: ping, tcon): 向远程计算机发送 ICMP Echo 请求。

1 2	Test-Connection -ComputerName google.com Test-Connection -ComputerName server01, server02 -Count 1 -Quiet # 只返回 True/False

Resolve-DnsName: 执行 DNS 查询。

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Resolve-DnsName -Name www.google.com
Resolve-DnsName -Name 8.8.8.8 # 反向查询
Resolve-DnsName -Name _sip._tcp.example.com -Type SRV # 查询 SRV 记录

Invoke-WebRequest (alias: iwr, wget, curl): 向 Web 服务发送 HTTP/HTTPS 请求（返回详细响应对象）。

Invoke-WebRequest -Uri https://api.github.com
$response = Invoke-WebRequest -Uri http://example.com/login -Method Post -Body @{user='admin'; pass='password'} -SessionVariable websession
Invoke-WebRequest -Uri http://example.com/data -WebSession $websession
Invoke-WebRequest -Uri ftp://example.com/file.zip -OutFile C:\downloads\file.zip

Invoke-RestMethod (alias: irm): 向 RESTful Web 服务发送 HTTP/HTTPS 请求（自动处理响应，如 JSON/XML）。

$weather = Invoke-RestMethod -Uri "https://api.weatherapi.com/v1/current.json?key=YOUR_API_KEY&q=London"
Write-Host "Current temperature in London: $($weather.current.temp_c)°C"

$data = @{ name = "New Item"; value = 123 } | ConvertTo-Json
Invoke-RestMethod -Uri "https://myapi.com/items" -Method Post -Body $data -ContentType "application/json"

系统信息

Get-ComputerInfo: 获取本地计算机的详细系统信息。

1 2	Get-ComputerInfo Get-ComputerInfo -Property OsName, OsVersion, CsProcessors, PhysiscalMemorySize

Get-WmiObject (alias: gwmi): (旧版) 使用 WMI 获取管理信息。

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Get-WmiObject -Class Win32_OperatingSystem | Select-Object -Property Caption, Version, OSArchitecture
Get-WmiObject -Class Win32_LogicalDisk -Filter "DriveType=3" # 获取本地硬盘
Get-WmiObject -Class Win32_Product | Where-Object {$_.Name -like "*Office*"} # 查找已安装的 Office 产品 (可能较慢)

Get-CimInstance (alias: gcim): (新版, 推荐) 使用 CIM (基于 WS-Management) 获取管理信息，更现代且支持远程。

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Get-CimInstance -ClassName Win32_OperatingSystem | Select-Object -Property Caption, Version, OSArchitecture
Get-CimInstance -ClassName Win32_LogicalDisk -Filter "DriveType=3"
Get-CimInstance -ClassName Win32_BIOS -ComputerName server01 # 获取远程计算机的 BIOS 信息

帮助系统

Get-Help (alias: help, man): 显示 Cmdlet 或概念的帮助信息。

Get-Help Get-Process
Get-Help Get-Process -Examples # 查看示例
Get-Help Get-Process -Full # 查看完整帮助
Get-Help Get-Process -Parameter Name # 查看特定参数的帮助
Get-Help about_Operators # 查看关于运算符的概念性帮助
help Copy-Item # 简写形式
Copy-Item -? # 另一种获取帮助的方式

Update-Help: 下载并安装最新的帮助文件（需要管理员权限和网络连接）。
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Update-Help
Update-Help -Module ActiveDirectory -Force # 更新特定模块的帮助

格式化输出

PowerShell 默认会根据对象类型选择合适的格式化方式，但你也可以手动控制。

Format-Table (alias: ft): 将输出格式化为表格。

1 2	Get-Process \| Format-Table -Property ProcessName, Id, CPU, WorkingSet -AutoSize Get-Service \| Format-Table -GroupBy Status

Format-List (alias: fl): 将输出的每个对象的属性格式化为列表。

1 2	Get-Process -Name powershell \| Format-List -Property * # 显示所有属性 Get-Service -Name WinRM \| fl *

Out-GridView (alias: ogv): 将输出发送到一个可交互的网格视图窗口（支持排序和筛选）。

1 2	Get-Process \| Out-GridView -Title "Running Processes" Get-Service \| Where-Object {$_.Status -eq 'Stopped'} \| Out-GridView

Out-File: 将输出发送到文件。

1	Get-Process \| Out-File -FilePath C:\processes.txt

Out-String: 将对象转换为字符串。

1 2	$processInfo = Get-Process -Name explorer \| Out-String Write-Host $processInfo

对象操作

这些 Cmdlet 通常用于管道中，对传递的对象进行筛选、选择、排序等操作。

Select-Object (alias: select): 选择对象的特定属性，或从对象集合中选择特定数量的对象。

Get-Process | Select-Object -Property ProcessName, Id, MainWindowTitle
Get-ChildItem | Select-Object -First 5 # 获取前 5 个项
Get-ChildItem | Select-Object -Last 5 # 获取后 5 个项
Get-Process | Select-Object -Property Name, @{Name='MemoryMB';Expression={$_.WorkingSet64 / 1MB}} # 计算属性
Get-Content file.txt | Select-Object -Unique # 获取唯一行

Where-Object (alias: where, ?): 根据指定的条件筛选对象。

Get-Process | Where-Object {$_.CPU -gt 100} # CPU 时间大于 100 的进程
Get-Service | Where-Object {$_.Status -eq 'Running' -and $_.DisplayName -like '*SQL*'} # 运行中且名称包含 SQL 的服务
Get-ChildItem -Recurse | Where-Object {$_.Length -gt 1GB} # 大于 1GB 的文件
# 简化语法 (PowerShell 3.0+)
Get-Process | Where CPU -gt 100
Get-Service | Where Status -eq 'Running'

Sort-Object (alias: sort): 对对象进行排序。

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Get-Process | Sort-Object -Property CPU -Descending # 按 CPU 降序排序
Get-ChildItem | Sort-Object -Property Length # 按文件大小升序排序
Get-Service | Sort-Object -Property Status, DisplayName # 先按状态，再按名称排序

Measure-Object (alias: measure): 计算对象的数值属性（计数、总和、平均值、最大值、最小值）。

1 2	Get-ChildItem -Filter *.exe \| Measure-Object -Property Length -Sum -Average -Maximum Get-Content C:\log.txt \| Measure-Object -Line -Word -Character # 统计行数、单词数、字符数

Group-Object (alias: group): 根据指定的属性对对象进行分组。

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Get-Process | Group-Object -Property Company
Get-ChildItem | Group-Object -Property Extension # 按文件扩展名分组
Get-Service | Group-Object -Property Status # 按服务状态分组

脚本编写

PowerShell 不仅仅是一个 shell，还是一种强大的脚本语言。PowerShell 脚本文件通常以 .ps1 为扩展名。

创建和运行脚本 (.ps1 文件)

创建脚本：使用文本编辑器（如 VS Code、Notepad++ 或 ISE）创建一个文件，例如 MyScript.ps1。

编写代码：在文件中写入 PowerShell 命令和逻辑。

# MyScript.ps1
param(
    [string]$Name = "World"
)

Write-Host "Hello, $Name!"
$date = Get-Date
Write-Host "The current date and time is: $date"

运行脚本：
- 确保执行策略允许运行脚本（例如 RemoteSigned 或 Unrestricted）。
- 在 PowerShell 控制台中，使用完整路径或相对路径执行脚本：
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  # 使用相对路径 (如果脚本在当前目录)
  .\MyScript.ps1
  
  # 使用绝对路径
  C:\Scripts\MyScript.ps1
  
  # 传递参数
  .\MyScript.ps1 -Name "PowerShell User"

变量和数据类型

PowerShell 支持多种数据类型：

基本类型: [string], [int], [long], [double], [bool] ($true, $false), [datetime], [char]
集合类型: [array], [hashtable] (哈希表/字典)
特殊类型: [null], [scriptblock], [type], [xml], [adsi]

# 字符串
$message = "Hello"

# 整数
$count = 42

# 布尔值
$isEnabled = $true

# 日期时间
$now = Get-Date

# 数组
$colors = "Red", "Green", "Blue"
$numbers = @(1, 2, 3, 4, 5)
Write-Host $colors[0] # 输出 Red
$colors += "Yellow" # 添加元素

# 哈希表 (键值对)
$user = @{
    Name = "Alice"
    Age = 30
    City = "New York"
}
Write-Host $user.Name # 输出 Alice
Write-Host $user["Age"] # 输出 30
$user.Email = "[email protected]" # 添加键值对

运算符

PowerShell 提供了丰富的运算符：

算术: +, -, *, /, % (取模)
赋值: =, +=, -=, *=, /=, %=
比较:
- -eq (等于), -ne (不等于)
- -gt (大于), -ge (大于等于)
- -lt (小于), -le (小于等于)
- -like (通配符匹配, *, ?), -notlike
- -match (正则表达式匹配), -notmatch
- -contains (集合包含某值), -notcontains
- -in (某值在集合中), -notin
- 注意: 比较运算符默认不区分大小写。使用区分大小写的版本，在前面加 c (e.g., -ceq, -clike, -cmatch)。使用不区分大小写的版本（默认），可以在前面加 i (e.g., -ieq, -ilike, -imatch)。
逻辑: -and, -or, -xor, -not (!)
类型: -is, -isnot
位: -band, -bor, -bxor, -bnot, -shl (左移), -shr (右移)
其他: . (成员访问), :: (静态成员访问), .. (范围), -join (连接数组元素), -split (分割字符串), -replace (替换字符串), -f (格式化)

$a = 10
$b = 5
if (($a -gt $b) -and ($a -lt 100)) { Write-Host "a is between 5 and 100" }

$name = "PowerShell"
if ($name -like "Power*") { Write-Host "Name starts with Power" }

$list = "apple", "banana", "cherry"
if ("banana" -in $list) { Write-Host "Found banana" }

$text = "The quick brown fox"
$words = $text -split " " # 按空格分割
Write-Host ($words -join ", ") # 用逗号连接

"Value is {0:N2}" -f 1234.567 # 格式化输出: Value is 1,234.57

控制流

if / elseif / else: 条件执行。

$score = 75
if ($score -ge 90) {
    Write-Host "Grade A"
} elseif ($score -ge 80) {
    Write-Host "Grade B"
} elseif ($score -ge 70) {
    Write-Host "Grade C"
} else {
    Write-Host "Grade D or F"
}

switch: 多条件分支。

$day = (Get-Date).DayOfWeek
switch ($day) {
    "Monday" { Write-Host "Start of the week" }
    "Friday" { Write-Host "Almost weekend!" }
    "Saturday"
    "Sunday" { Write-Host "Weekend!" }
    Default { Write-Host "Weekday" }
}
# switch 支持通配符和正则表达式
switch -Wildcard ("apple") {
    "a*" { Write-Host "Starts with a" }
    "b*" { Write-Host "Starts with b" }
}

for: 固定次数循环。

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for ($i = 1; $i -le 5; $i++) {
    Write-Host "Iteration $i"
}

foreach: 遍历集合中的每个元素。

$colors = "Red", "Green", "Blue"
foreach ($color in $colors) {
    Write-Host "Color: $color"
}
# 也可以用于管道
Get-Process | foreach { Write-Host "Process $($_.Name) has ID $($_.Id)" }
# 简化写法 (ForEach-Object alias: foreach, %)
Get-Process | % { Write-Host "Process $($_.Name) has ID $($_.Id)" }

while: 当条件为真时循环。

$count = 0
while ($count -lt 3) {
    Write-Host "Count is $count"
    $count++
}

do / while: 先执行一次，然后当条件为真时循环。

$num = 0
do {
    $input = Read-Host "Enter a number (0 to exit)"
    $num = [int]$input
    Write-Host "You entered $num"
} while ($num -ne 0)

do / until: 先执行一次，然后当条件为假时循环。

$response = ""
do {
    $response = Read-Host "Do you want to continue? (yes/no)"
} until ($response -eq "no")

break: 跳出当前循环 (for, foreach, while, do, switch)。
continue: 跳过当前循环的剩余部分，进入下一次迭代。

函数

函数用于封装可重用的代码块。

# 简单函数
function Show-Greeting {
    Write-Host "Hello from the function!"
}
Show-Greeting # 调用函数

# 带参数的函数
function Get-Square {
    param(
        [Parameter(Mandatory=$true, Position=0)] # 定义参数属性
        [int]$Number
    )
    $result = $Number * $Number
    return $result # 返回值
}
$sq = Get-Square -Number 5
Write-Host "5 squared is $sq"
Get-Square 10 # 位置参数

# 高级函数 (CmdletBinding) - 使函数行为更像 Cmdlet
function Send-Notification {
    [CmdletBinding(SupportsShouldProcess=$true)] # 支持 -WhatIf 和 -Confirm
    param(
        [Parameter(Mandatory=$true)]
        [string]$Message,

        [Parameter()]
        [string]$Recipient = "DefaultUser"
    )

    # 如果用户使用了 -WhatIf 或需要确认
    if ($PSCmdlet.ShouldProcess($Recipient, "Send Notification: $Message")) {
        Write-Host "Sending notification to $Recipient: '$Message'"
        # ... 实际发送逻辑 ...
        Write-Verbose "Notification sent successfully." # 详细输出
    }
}

Send-Notification -Message "System update complete" -Recipient "Admin" -Verbose
Send-Notification -Message "Rebooting server" -Recipient "All Users" -WhatIf # 预览操作

作用域 (Scope)

作用域决定了变量、函数、别名等的可访问性。

Global: PowerShell 启动时创建，会话结束时销毁。全局变量在任何地方都可访问。
Local: 当前作用域。可以是全局作用域、脚本作用域或函数作用域。默认情况下，变量在此作用域创建。
Script: 脚本文件运行时创建的作用域。脚本中的代码默认在此作用域运行。
Private: 变量仅在当前作用域可见，子作用域不可见。

可以使用作用域修饰符访问或修改不同作用域的变量：$global:var, $script:var, $local:var。

$global:appVersion = "1.0"

function Test-Scope {
    $localVariable = "I am local"
    Write-Host "Inside function: Global variable is $global:appVersion"
    Write-Host "Inside function: Local variable is $localVariable"
    # $script:scriptVar = "Set in function" # 如果在脚本中调用，会设置脚本变量
}

Test-Scope
Write-Host "Outside function: Global variable is $global:appVersion"
# Write-Host $localVariable # 错误，局部变量在函数外不可见

注释

单行注释：# This is a comment

多行注释：

<#
This is a
multi-line comment block.
It can span multiple lines.
#>

基于块的注释通常用于函数或脚本的帮助文档（Comment-Based Help）。

模块管理

模块是包含 PowerShell 成员（如 Cmdlet、函数、变量、提供程序等）的可重用单元。它们是组织和共享 PowerShell 代码的主要方式。

什么是模块？

模块通常是一个包含 .psm1 (脚本模块)、.psd1 (模块清单) 或二进制程序集 (.dll) 的目录。PowerShell 会在 $env:PSModulePath 指定的路径下查找模块。

查找模块 (`Find-Module`)

从 PowerShell Gallery (官方在线模块仓库) 查找模块。

# 查找名称包含 "Azure" 的模块
Find-Module -Name *Azure*

# 查找特定模块
Find-Module -Name Pester # Pester 是一个流行的测试框架

# 查看模块信息
Find-Module -Name Az | Format-List

安装模块 (`Install-Module`)

从 PowerShell Gallery 安装模块（通常需要管理员权限）。

# 安装最新的 Az (Azure) 模块 (为当前用户)
Install-Module -Name Az -Scope CurrentUser -Repository PSGallery -Force

# 安装特定版本的模块
Install-Module -Name Pester -RequiredVersion 4.10.1

# 更新已安装的模块
Update-Module -Name Az

导入模块 (`Import-Module`)

将模块加载到当前会话中，使其命令可用。PowerShell 3.0+ 支持模块自动加载，当你首次使用模块中的命令时，它会自动导入。但有时需要显式导入。

# 显式导入模块
Import-Module -Name ActiveDirectory

# 查看模块支持的命令
Get-Command -Module ActiveDirectory

# 强制重新导入模块
Import-Module -Name MyCustomModule -Force

获取已加载模块 (`Get-Module`)

列出当前会话中已加载或可用的模块。

# 列出已加载的模块
Get-Module

# 列出所有可用（包括未加载）的模块
Get-Module -ListAvailable

创建自定义模块

创建目录: 例如 C:\Users\YourUser\Documents\PowerShell\Modules\MyCustomModule

创建脚本模块文件 (.psm1): MyCustomModule.psm1

# MyCustomModule.psm1
function Get-MyData {
    param([string]$Source)
    Write-Host "Getting data from $Source..."
    # ... 实际逻辑 ...
    return @{ Data = "Sample"; Timestamp = Get-Date }
}

function Set-MyConfig {
    param([string]$Key, [string]$Value)
    Write-Host "Setting config $Key = $Value"
    # ... 实际逻辑 ...
}

# 导出希望公开的函数
Export-ModuleMember -Function Get-MyData, Set-MyConfig

(可选) 创建模块清单文件 (.psd1): MyCustomModule.psd1。清单文件包含模块的元数据（版本、作者、依赖项、要导出的成员等）。使用 New-ModuleManifest 创建。

1	New-ModuleManifest -Path .\MyCustomModule.psd1 -RootModule MyCustomModule.psm1 -Author "Your Name" -Description "My custom utility module." -FunctionsToExport 'Get-MyData', 'Set-MyConfig'

使用模块: PowerShell 会自动在 $env:PSModulePath 中找到你的模块。

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Import-Module MyCustomModule # 或者让它自动加载
Get-MyData -Source "Database"
Set-MyConfig -Key "Timeout" -Value "300"

远程管理 (Remoting)

PowerShell Remoting 允许你在远程计算机上运行命令，就像在本地一样。它主要基于 Windows Remote Management (WinRM) 服务，该服务是 WS-Management 协议的微软实现。

启用和配置 WinRM

服务器端: 在要管理的远程计算机上，以管理员身份运行 PowerShell 并执行：
1
Enable-PSRemoting -Force
此命令会：
- 启动 WinRM 服务并设置为自动启动。
- 创建防火墙规则以允许入站连接。
- 创建用于接受远程连接的监听器。
客户端: 通常无需特殊配置，但需要确保网络连接正常，并且防火墙允许出站连接。客户端和服务器需要能够相互认证（通常通过 Active Directory 或提供凭据）。

可以使用 Test-WSMan 测试连接：

1	Test-WSMan -ComputerName RemoteServerName

建立远程会话

Enter-PSSession: 启动一个交互式远程会话。你的提示符会改变，之后输入的命令将在远程计算机上执行。

Enter-PSSession -ComputerName Server01
# [Server01]: PS C:\Users\Admin\Documents> hostname  # 命令在 Server01 上执行
# [Server01]: PS C:\Users\Admin\Documents> Get-Process -Name explorer
# [Server01]: PS C:\Users\Admin\Documents> exit      # 退出远程会话

New-PSSession: 创建一个持久的 PSSession 对象，可以在后续命令中重用。适用于需要多次连接或管理多个会话的场景。

# 创建到一台服务器的会话
$session = New-PSSession -ComputerName Server01

# 创建到多台服务器的会话
$servers = "Server01", "Server02", "WebSrv03"
$sessions = New-PSSession -ComputerName $servers

# 查看会话
Get-PSSession

# 使用会话 (见 Invoke-Command)

# 关闭会话
Remove-PSSession -Session $session
Get-PSSession | Remove-PSSession # 关闭所有会话

在远程计算机上执行命令 (`Invoke-Command`)

这是最常用的远程处理 Cmdlet，用于在一台或多台远程计算机上运行命令或脚本块。

# 在单台远程计算机上运行命令
Invoke-Command -ComputerName Server01 -ScriptBlock { Get-Service -Name WinRM }

# 在多台远程计算机上运行命令
$servers = "Server01", "Server02"
Invoke-Command -ComputerName $servers -ScriptBlock { Get-EventLog -LogName System -Newest 5 }

# 使用预先创建的会话 (更高效，避免重复认证)
$sessions = New-PSSession -ComputerName Server01, Server02
Invoke-Command -Session $sessions -ScriptBlock { Restart-Service -Name Spooler -Force }

# 传递本地变量到远程脚本块
$localPath = "C:\Logs"
Invoke-Command -ComputerName Server01 -ScriptBlock {
    param($path) # 接收参数
    Get-ChildItem -Path $path
} -ArgumentList $localPath # 传递参数

# 使用 $using: 作用域修饰符 (PowerShell 3.0+) 访问本地变量
$threshold = 100MB
Invoke-Command -ComputerName Server01 -ScriptBlock {
    Get-Process | Where-Object {$_.WorkingSet64 -gt $using:threshold}
}

# 运行本地脚本文件在远程计算机上
Invoke-Command -ComputerName Server01, Server02 -FilePath C:\Scripts\CheckDiskSpace.ps1

隐式远程处理 (Implicit Remoting)

将远程模块的命令导入到本地会话，使得远程命令看起来像本地命令一样运行。

# 1. 创建到远程服务器的会话 (例如 Exchange 服务器)
$session = New-PSSession -ConfigurationName Microsoft.Exchange -ConnectionUri http://ExchServer/PowerShell/ -Authentication Kerberos

# 2. 将远程模块的命令导入本地
Import-PSSession -Session $session -Module ExchangeOnlineManagement # 假设模块名

# 3. 像本地命令一样使用远程命令 (实际仍在远程执行)
Get-Mailbox -Identity [email protected]
New-DistributionGroup -Name "Sales Team"

# 4. 完成后断开会话
Remove-PSSession -Session $session

与其他技术的集成

PowerShell 的强大之处在于它能与多种现有技术无缝集成。

.NET Framework/Core

PowerShell 构建在 .NET 之上，可以直接访问和使用 .NET 类库。

# 创建 .NET 对象
$sb = New-Object System.Text.StringBuilder
$sb.Append("Hello, ")
$sb.Append(".NET!")
$sb.ToString()

# 调用静态方法
[System.Math]::Sqrt(144) # 计算平方根
[System.IO.File]::Exists("C:\Windows\notepad.exe")
[System.Guid]::NewGuid() # 生成 GUID

# 加载自定义程序集
Add-Type -Path "C:\MyLibs\MyLibrary.dll"
$myObject = New-Object MyNamespace.MyClass
$myObject.MyMethod()

WMI (Windows Management Instrumentation)

WMI 是访问 Windows 系统管理信息的传统接口。

# 使用 Get-WmiObject (旧版)
Get-WmiObject -Class Win32_ComputerSystem | Select-Object -Property Manufacturer, Model
Get-WmiObject -Namespace root\SecurityCenter2 -Class AntiVirusProduct # 获取杀毒软件信息

# 调用 WMI 方法
$service = Get-WmiObject -Class Win32_Service -Filter "Name='Spooler'"
$service.StopService()
$service.StartService()

CIM (Common Information Model)

CIM 是 WMI 的现代替代方案，基于 WS-Management 协议，更标准化且跨平台友好。Get-CimInstance 是推荐使用的 Cmdlet。

# 使用 Get-CimInstance
Get-CimInstance -ClassName Win32_ComputerSystem | Select-Object -Property Manufacturer, Model
Get-CimInstance -Namespace root\SecurityCenter2 -ClassName AntiVirusProduct

# 调用 CIM 方法
$service = Get-CimInstance -ClassName Win32_Service -Filter "Name='Spooler'"
Invoke-CimMethod -InputObject $service -MethodName StopService
Invoke-CimMethod -InputObject $service -MethodName StartService

# 远程 CIM 操作
Get-CimInstance -ClassName Win32_Process -ComputerName Server01 | Where-Object Name -like "sql*"

COM (Component Object Model)

PowerShell 可以与 COM 对象交互，例如自动化 Office 应用程序。

# 自动化 Excel 示例
$excel = New-Object -ComObject Excel.Application
$excel.Visible = $true # 使 Excel 可见
$workbook = $excel.Workbooks.Add()
$sheet = $workbook.Worksheets.Item(1)
$sheet.Cells.Item(1, 1) = "Hello from PowerShell"
# $workbook.SaveAs("C:\Temp\Test.xlsx")
# $excel.Quit()

# 清理 COM 对象 (重要!)
[System.Runtime.InteropServices.Marshal]::ReleaseComObject($sheet) | Out-Null
[System.Runtime.InteropServices.Marshal]::ReleaseComObject($workbook) | Out-Null
[System.Runtime.InteropServices.Marshal]::ReleaseComObject($excel) | Out-Null
Remove-Variable excel, workbook, sheet
[GC]::Collect()
[GC]::WaitForPendingFinalizers()

注意: COM 自动化可能比较复杂且容易出错，尤其是在资源释放方面。

Active Directory

通过安装 ActiveDirectory 模块（通常在域控制器或安装了 RSAT 的机器上可用），可以管理 AD 对象。

# 需要先 Import-Module ActiveDirectory (如果未自动加载)
# 或在安装了 RSAT 的机器上运行

# 查找用户
Get-AdUser -Filter 'Name -like "John*"' -Properties EmailAddress, Department
Get-AdUser -Identity jdoe

# 创建新用户
# New-ADUser -Name "Jane Doe" -SamAccountName "jdoe" -GivenName "Jane" -Surname "Doe" -Enabled $true -Path "OU=Users,DC=example,DC=com" -AccountPassword (Read-Host -AsSecureString "Enter password")

# 修改用户属性
Set-ADUser -Identity jdoe -Department "Sales" -Office "New York"

# 获取组成员
Get-AdGroupMember -Identity "Domain Admins"

# 添加用户到组
# Add-ADGroupMember -Identity "Sales Group" -Members jdoe

# 查找计算机
Get-AdComputer -Filter * -SearchBase "OU=Servers,DC=example,DC=com"

REST API

使用 Invoke-RestMethod 可以轻松地与 Web API 交互。

# 获取 GitHub 用户信息
$user = "microsoft"
$uri = "https://api.github.com/users/$user"
$response = Invoke-RestMethod -Uri $uri
Write-Host "$($response.name) has $($response.public_repos) public repositories."

# 调用需要认证的 API (示例：Bearer Token)
$token = "YOUR_API_TOKEN"
$headers = @{ Authorization = "Bearer $token" }
$apiUri = "https://mysecureapi.com/data"
$data = Invoke-RestMethod -Uri $apiUri -Headers $headers

错误处理

健壮的脚本需要有效的错误处理机制。

错误记录 (`$Error` 变量)

PowerShell 自动将错误记录在 $Error 变量中，这是一个包含错误对象的集合（数组）。最新的错误在索引 0 处 ($Error[0])。

# 故意产生错误
Get-ChildItem -Path C:\NonExistentFolder

# 查看最近的错误
$Error[0]

# 查看错误详细信息
$Error[0] | Format-List -Force

# 清空错误记录
$Error.Clear()

错误对象包含详细信息，如异常类型、错误消息、目标对象、堆栈跟踪等。

错误操作首选项 (`$ErrorActionPreference`)

这个变量决定了 PowerShell 遇到非终止性错误时的默认行为。

Continue: (默认值) 显示错误消息并继续执行。
SilentlyContinue: 不显示错误消息，继续执行。错误仍会添加到 $Error。
Stop: 显示错误消息并停止执行脚本（将非终止性错误提升为终止性错误）。这是 Try/Catch 块捕获错误所必需的。
Inquire: 显示错误消息并提示用户是否继续。
Ignore: (PowerShell 3.0+) 不显示错误消息，不添加到 $Error，继续执行。应谨慎使用。

可以在脚本或函数级别设置，或在单个命令上使用 -ErrorAction ( -EA ) 通用参数。

$ErrorActionPreference = 'Stop' # 全局设置
Get-ChildItem -Path C:\NonExistentFolder # 这会停止脚本

# 单个命令覆盖
Get-ChildItem -Path C:\NonExistentFolder -ErrorAction SilentlyContinue
Write-Host "This line will execute even if the above command fails."

# 恢复默认值
$ErrorActionPreference = 'Continue'

Try/Catch/Finally 块

用于捕获和处理 终止性错误（或通过 $ErrorActionPreference = 'Stop' 或 -ErrorAction Stop 提升的非终止性错误）。

try {
    # 代码块，可能会产生错误
    $content = Get-Content -Path C:\NonExistentFile.txt -ErrorAction Stop # 确保错误是终止性的
    Write-Host "File content: $content"
}
catch [System.Management.Automation.ItemNotFoundException] {
    # 捕获特定类型的异常
    Write-Warning "File not found: $($_.Exception.Message)"
    # $_ 或 $PSItem 在 catch 块中代表当前的错误记录
}
catch {
    # 捕获所有其他类型的异常 (通用 catch)
    Write-Error "An unexpected error occurred: $($_.Exception.Message)"
    # 可以重新抛出异常: throw $_
}
finally {
    # 无论是否发生错误，总会执行的代码块 (用于清理资源等)
    Write-Host "Cleanup operations here."
}

Throw 语句

用于手动引发一个终止性错误。

function Validate-Input {
    param([int]$Value)
    if ($Value -lt 0) {
        throw "Input value cannot be negative. Received: $Value"
    }
    Write-Host "Input $Value is valid."
}

try {
    Validate-Input -Value 10
    Validate-Input -Value -5
}
catch {
    Write-Error "Validation failed: $($_.Exception.Message)"
}

Trap 语句 (较少使用)

Trap 是一种较旧的错误处理机制，可以在脚本或函数级别定义一个代码块，用于处理特定类型或所有类型的终止性错误。当错误发生时，控制权转移到 Trap 块。

function Test-Trap {
    trap [System.DivideByZeroException] {
        Write-Warning "Caught division by zero!"
        continue # 可以使用 continue 或 break 控制 Trap 后的行为
    }
    trap {
        Write-Error "Caught an error: $($_.Exception.Message)"
        # 默认行为类似 break
    }

    Write-Host "Starting calculation..."
    $result = 10 / 0
    Write-Host "This won't be reached if trap doesn't use 'continue'."
    throw "Another error"
}

Test-Trap

Try/Catch 通常是更推荐的现代错误处理方式，因为它提供了更结构化和灵活的控制。

最佳实践

遵循最佳实践可以使你的 PowerShell 脚本更可靠、可读、可维护和安全。

命名规范:
- 函数/脚本使用批准的动词 (Get, Set, New, Remove, Invoke, Test 等) 和清晰的名词，遵循 动词-名词 模式。
- 变量使用清晰、描述性的名称，通常采用驼峰式 ($userName, $logFilePath) 或帕斯卡式 ($UserName, $LogFilePath)。
- 参数名称使用帕斯卡式 (-ComputerName, -FilePath)。
代码注释和文档:
- 使用 # 添加行内注释解释复杂逻辑。
- 使用 <# ... #> 块注释提供脚本或函数的摘要、描述、参数说明、示例等（Comment-Based Help），以便 Get-Help 可以读取。
错误处理策略:
- 使用 Try/Catch/Finally 处理预期可能发生的错误。
- 设置合适的 $ErrorActionPreference 或使用 -ErrorAction。
- 提供有意义的错误消息。
- 考虑脚本失败时的回滚或清理操作。
模块化设计:
- 将可重用的函数组织到模块中。
- 保持函数和脚本的单一职责。
使用详细输出 (Write-Verbose):
- 在脚本中添加 Write-Verbose 语句来提供执行过程中的详细信息。用户可以通过 -Verbose 参数启用这些消息，便于调试和理解脚本行为。
- 函数需要添加 [CmdletBinding()] 才能响应 -Verbose。
避免使用别名 (在脚本中):
- 在交互式 shell 中使用别名可以提高效率，但在脚本中应使用完整的 Cmdlet 名称，以提高清晰度和可维护性。ls 不如 Get-ChildItem 清晰。
安全性考虑:
- 不要在脚本中硬编码凭据。使用 Get-Credential 或安全的方式（如 Windows Credential Manager、Azure Key Vault）来处理敏感信息。
- 注意执行策略，对来自不可信来源的脚本保持警惕。
- 使用 SupportsShouldProcess (-WhatIf, -Confirm) 来实现可能产生破坏性更改的操作，给用户预览和确认的机会。
- 验证和清理外部输入。
代码格式化: 保持一致的缩进和代码风格。
参数验证: 使用参数属性 ([Parameter(Mandatory=$true)], [ValidateSet(...)], [ValidateRange(...)], [ValidatePattern(...)]) 来验证函数或脚本的输入。
管道支持: 设计函数以接受管道输入 (ValueFromPipeline, ValueFromPipelineByPropertyName) 并产生可供管道使用的对象输出。

总结

PowerShell 是一个功能极其丰富的自动化框架和脚本语言。从简单的命令行任务到复杂的系统管理和跨平台自动化，PowerShell 提供了强大的工具集。通过理解其核心概念（对象、管道、Cmdlet）、掌握常用命令、学习脚本编写技巧、利用模块和远程处理能力，并结合与其他技术的集成，你可以极大地提高工作效率。遵循最佳实践将确保你的脚本健壮、安全且易于维护。随着 PowerShell 的不断发展，它将继续在 IT 自动化和 DevOps 领域扮演关键角色。

PowerShell (pwsh) 全面使用指南

引言

PowerShell 是什么？

PowerShell 的历史和发展

PowerShell 的核心优势

基础概念

Cmdlet (命令)

管道 (Pipeline)

对象 (Objects)

变量 (Variables)

别名 (Aliases)

提供程序 (Providers)

执行策略 (Execution Policy)

常用命令 (Cmdlets)

文件和目录操作

进程管理

服务管理

网络操作

系统信息

帮助系统

格式化输出

对象操作

脚本编写

创建和运行脚本 (.ps1 文件)

变量和数据类型

运算符

控制流

函数

作用域 (Scope)

注释

模块管理

什么是模块？

查找模块 (Find-Module)

安装模块 (Install-Module)

导入模块 (Import-Module)

获取已加载模块 (Get-Module)

创建自定义模块

远程管理 (Remoting)

启用和配置 WinRM

建立远程会话

在远程计算机上执行命令 (Invoke-Command)

隐式远程处理 (Implicit Remoting)

与其他技术的集成

.NET Framework/Core

WMI (Windows Management Instrumentation)

CIM (Common Information Model)

COM (Component Object Model)

Active Directory

REST API

错误处理

错误记录 ($Error 变量)

错误操作首选项 ($ErrorActionPreference)

Try/Catch/Finally 块

Throw 语句

Trap 语句 (较少使用)

最佳实践

总结

查找模块 (`Find-Module`)

安装模块 (`Install-Module`)

导入模块 (`Import-Module`)

获取已加载模块 (`Get-Module`)

在远程计算机上执行命令 (`Invoke-Command`)

错误记录 (`$Error` 变量)

错误操作首选项 (`$ErrorActionPreference`)