PowerShell 在日常开发运维中的应用

Windows PowerShell（以下简称 PowerShell）是微软专门为 Windows 系统管理员设计的命令行壳（Shell）程序。PowerShell 不再像一般的命令行程序接受脚本并返回结果，基于 .NET Framework 的设计让管理员可以在脚本中使用对象并以编程的方式来改变环境。

本场Chat首先会带领大家零基础入门 PowerShell，然后针对日常开发、运维场景介绍 PowerShell 命令，提供可操作的命令及参数组合，方便日常使用。最后将通过一些简单示例演示通过 PowerShell 一键部署环境等。

本场 Chat 您将学到如下内容：

1. PowerShell 环境；
2. PowerShell 文件操作；
3. PowerShell 网络操作；
4. PowerShell 程序安装；
5. PowerShell 操作注册表；
6. PowerShell 控制权限；
7. PowerShell 配置 IIS；
8. PowerShell 注册 Windows 定时任务；
9. PowerShell 注册 Windows 服务；
10. PowerShell 的无限可能性；
11. 演示：PowerShell 一键部署开源 CMS 环境。

概述

近年来IT行业发展迅速，竞争激烈，软件项目周期越来越短，而项目的规模和复杂度却直线上升。无论是开发运维都充满挑战，软件团队开始采用敏捷、DevOps 等手段提高生产效率，个人方面也开始实施量化和时间管理，期待整体水平的提高。

DevOps 时代，运维与开发一样开始讲求统一、一致、持续、同构等特性，也同样需要被量化和管理。如同软件编程的领域语言，软件设计出现了 UML，我们也期待有工具能在一致性层面解决运维问题。

为什么是 PowerShell？

PowerShell 是微软命令行外壳（Shell）程序和脚本编程环境，因结合了 .NET CLI（公共语言接口）的设计，就拥有了类编程语言的部分能力，如面向对象概念中的类、方法和变量作用域，可以采用面向对象方式来编写脚本。另外PowerShell吸收了近年来流行的模块化设计和包管理的理念，提供编程模型可供第三方软件提供商开发可导入模块，如 MS SQL Server、Office、Azure、Amazon 等都根据自己的软件产品特点，开发了基于 PowerShell 支持的模块，方便了日常开发运维，为自动化提供了丰富的工具。

PowerShell 简介

PowerShell 命令称为 Cmdlet（Command-let），大致为以下结构：

命令 -参数1 参数值1 -参数2 参数值2 ...|管道命令1 ...|管道命令2 ...|...

其组件主要包括：

• 命令（Cmdlet）

PowerShell 的命令一般是动名词，如 Remove-Item, Start-Process 等，功能从字面显而易见。

• 参数（Parameter）

参数包含两部分：参数名和参数值，参数名代表参数的功能，同时约束了参数值的类型。PowerShell 的参数值类型非常丰富，可以但不限于以下类型：

• 文本——简单的字符串类型，如路径、名称、ID等

• 数组——基本类型的数组

• 列表——这里指无指定类型要求的参数列表，出现的比较少

• 管道（Pipe）

| 符号在命令行中代表管道，管道的意思是 | 前面的命令行表达式返回值作为 | 后命令行表达式的输入参数。

PowerShell 运行环境

在 Windows 环境下，可直接在命令行下输入 PowerShell 进入命令行（脚本运行）环境，提示符左边会出现 PS 字样。Mac 环境下可通过安装 PowerShell app 然后点击图标进入。

与 Windows 命令行的命令执行和批处理方式类似，PowerShell 即支持直接运行命令，也执行通过脚本（.ps1）文件编写并于命令行中调用。除此以外部分第三方软件中也支持采用 PowerShell 实现部署及运维操作，我们称之为代码块（Script Block）方式，以下是各种模式的使用场景：

• 直接执行的 PowerShell 控制台命令 - 人工部署、人工运维
• 命令行脚本（.ps1 文件）
• 无参数/有参数 - 自动化部署、自动化运维
• 控制台交互 - 半自动化运维
• 第三方软件中配置的代码块（如Octopus） - 自动化部署

启程：确认环境&获得帮助

现在我们开始学习 PowerShell，本教程特别适合零基础学员，所有的语句都可随手尝试。不过我要打破一下常规，第一个命令不是输出 Hello，World!，我们先要了解我们的 PowerShell。

PS > $PSVersionTable

请注意 > 右边才是命令。这是 PowerShell 环境下使用最频繁的系统变量 $PSVersionTable，它会输出你当前 PowerShell 的版本和环境信息，如果你的 PowerShell 版本低于 4，请从微软下载中心更新 PowerShell 软件包。

然后我们来学习如何获得帮助，可能有人会问“搜索”不就行了，不然，想要系统地学习 Cmdlet 获得更多的潜力你需要深入了解每一个你用过的 Cmdlet，我这里会带大家入门，要继续深入学习需要“官方手段”，那就是 PowerShell 标准获得帮助的方法。

Get-Help：这个命令会给你讲述如何获得帮助，最基本的获得帮助方法如下：

• Get-Process -?：对指定 Cmdlet 问询帮助，直接加 -?参数，想查询在线帮助？简单，请输入 Get-Help Get-Process -Online 此命令帮助你查询 Get-Process 的在线帮助，网页会直接在浏览器中打开。
• Get-Help About_Modules：查看关于模块方面的帮助
• Get-Help remoting：查看具有 remoting 关键字的内容

对于“实用党”肯定是希望快速找到能“剪切+粘贴”的示例，请用 Get-Help Get-Process -examples 获得示例及相关说明。

最重要的是，如果你感觉你的帮助不是很新，或在开始你的 PowerShell 旅行之前更新一下你的知识库（帮助），请输入 Update-Help -Force，这个命令会连线更新你所有已安装模块的帮助内容。下面我们就进入动手环境，大家来体验一下玩转 PowerShell 的快乐吧！

文件操作

文件创建

命令：Add-Item C:\FOLDER\TEST.txt

作用： 创建文件，当文件不存在时会创建空文件（0字节文件）。

当文件存在的时候会出现警告信息如下：

new-item : The file 'C:\FOLDER\TEST.txt' already exists.

这时我们一般会有两种选择，第一是强制覆盖，第二则是忽略（不动原来文件）。

强制执行

强制执行，一般代表着当前行为会执行，结果会改变原状态。对于 New-Item 来说就是用 0 字节文件覆盖原来已经存在的文件，增加强制参数 -Force，很多命令都会有强制执行参数需要时可灵活选择，如下：

Add-Item C:\FOLDER\TEST.txt -Force 

作用：即如果存在文件并且有内容，这句命令过后也会被重置为 0 字节的空文件。

忽略错误

如果不想覆盖已经生成的文件，即忽略错误发生继续向下执行或结束，这时我们需要用到参数 ErrorAction 来定义错误发生时的动作即我们想如何处理错误，大多数情况下我们会采用忽略错误继续执行或结束，很多命令你也都会有此参数可灵活实用，如下：

Add-Item C:\FOLDER\TEST.txt -ErrorAction  SilentlyContinue

作用：-ErrorAction SilentlyContinue 参数及参数值代表忽略错误继续执行。

删除文件

命令：Remove-Item C:\FOLDER\TEST.txt

作用：删除置顶目录的文件。

创建/删除目录

我们尝试了文件的创建和删除，小伙伴们可能会问，那目录呢？很简单，在上面的两个命令加上 Type 参数并且指定为 Directory 即可进行目录操作：

    Add-Item C:\FOLDER -Type Directory     Remove-Item C:\FOLDER -Type Directory

作用：添加/删除指定的目录。

文件拷贝/替换

上面我们通过命令介绍和动手的方式已经对 PowerShell 命令的执行有了部分了解，下面我们结合项目开发中的例子了解一下 PowerShell 脚本的编写。

假设我们有三个开发环境：开发环境（DEV）、集成测试环境（STG）、生产环境（PROD）。域名分别为 myapp.dev.company.com、myapp.stg.company.com、myapp.company.com（生产环境直接使用最终域名）。

我们采用 ASP.NET 进行开发，其默认配置文件为 web.config，为了不同的环境我们有不同的文件进行对应，如：web.dev.config、web.stg.config 和 web.prod.config，而不同环境中应用的文件夹名字与域名保持一致。

需求是，我们要在部署后使用不同环境的配置文件，即文件替换。

这时我们需要编写脚本，Windows 下的各位有福了，因为 Windows 环境有个 PowerShell 自带的 IDE 环境叫 PowerShell ISE，搜索并打开它就可以进行脚本编辑，它本身包括智能提示和一个位于右下方的 PowerShell 命令运行环境，完成脚本编辑可随时通过点击“运行”按钮执行。（脚本编写和脚本参数问题参加下面的“脚本编写”章节）Mac 同志们也不要太悲哀，找个文本编辑器复制下面脚本并在 PowerShell 命令行环境通过 PS scriptfilename.ps1的方式运行脚本即可。

然后就让我们在 IDE 环境中尝试以下脚本：

    $folder="myapp.dev.company.com"     $environment="dev"     $source="D:\"+$folder+"\web."+$environment+".config"     $destination="D:\"+$folder+"\web.config"     Copy-Item $source -Destination $destination 

这里我们使用了变量 \$folder 和 \$destination，做了字符串拼接，然后返回给字符串变量 \$source 和 \$destination，最后将两个变量作为参数值传递给 Cmdlet 完成脚本。

你可能会问这样不就在脚本中固定了环境？我们可以给我们的脚本传值或者在部署工具如 Octopus 中设置环境变量（也就 是\$folder 和 \$environment 的值），这样就解决了不同环境使用不同的目录和文件的问题。

检查文件/目录是否存在

我们可以使用 Test-Path 命令“测试”目录或文件是否存在。

    $if_file_existed = Test-Path "C:\FOLDER\TEST.txt" 

然后通过 IF 进行判断，在“存在”和“不存在”两个程序块中填入我们需要执行的代码：

     if(!$file_exist)    {    #不存在的情况    ...    }    else    {    #存在的情况    ...    }

脚本编写

Windows PowerShell ISE 是 PowerShell 脚本编写的集成开发环境，是上下拆分的窗口结构，上面是脚本编辑区，下面是命令行区，方便实时对脚本运行调试。使用 ISE 的好处还有一个就是它带有智能提示，参数智能列表（包括参数名和参数值枚举）不说，如果参数是文件或目录，还会在参数值输入时自动提示文件夹或文件名，十分方便。

在命令行输入脚本名称要注意使用脚本全路径，所以在部署时首先要保证脚本在当前执行路径或固定路径才好调用。

     For($i=0;$i -lt $args.Count; $i++)     {    ​    Write-Host "parameter $i : $($args[$i])"     }

这里的 Write-Host 是输出到控制台，如果向脚本传递了参数，所有的参数会以空格拆分赋值给 \$args 数组，此段代码的作用就是向控制台输出所有的参数。举例我们需要向脚本输入两个参数：

    C:\script.ps1 "C:\FOLDER1\TEST.txt" "C:\FOLDER2\TEST.txt" 

则如果需要取得"C:\FOLDER1\TEST.txt"和"C:\FOLDER2\TEST.txt"，应该使用的变量就是 \$args[0] 和 \$args[1]。

注册表操作

注册表操作一般用于复杂配置来改变已安装的软件环境，如 Office 配置、Windows 配置等，适合有一定注册表操作经验的开发人员使用，因本专题不是专门的注册表专题，这里直接列出示例代码供参考使用。

首先是删除已存在注册表项（保证不与我们要创建的注册表项冲突）

    Remove-Item "HKLM:\SOFTWARE\Classes\AppID\{048EB43E-2059-422F-95E0-557DA96038AF}" -ErrorAction SilentlyContinue

然后是创建注册表项（Out-Null 代表空输出）：

    $root = "HKLM:\SOFTWARE\Classes\AppID"     $appid="{048EB43E-2059-422F-95E0-557DA96038AF}"     New-Item -Path $root -Name $appid -Force | Out-Null 

最后是给注册表项创建键和值（Key/Value）：

    $registryPath = "HKLM:\SOFTWARE\Classes\AppID\{048EB43E-2059-422F-95E0-557DA96038AF}"     New-ItemProperty -Path $registryPath -Name "(default)" -Value "Microsoft PowerPoint Slide" -PropertyType STRING -Force | Out-Null     New-ItemProperty -Path $registryPath -Name "AuthenticationLevel" -Value "1" -PropertyType DWORD -Force | Out-Null

这里要注意注册表项的 PropertyType 参数类型代表着键的数据类型。

验证注册表项：

    Get-Item "HKLM:\SOFTWARE\Classes\AppID\{048EB43E-2059-422F-95E0-557DA96038AF}" 

示例 2：

    $registryPath = "HKLM:\System\CurrentControlSet\Control\Lsa"     New-ItemProperty -Path $registryPath -Name "DisableDomainCreds" -Value "0" -PropertyType DWORD -Force | Out-Null 

配置 IIS 服务器

Windows 环境进行 Web 开发就会用到 IIS 服务器，这时我们可能会需要 PowerShell 来为我们自动配置 IIS 站点应用的权限，这里面部分参数值涉及到 IIS Metadata 需要 IIS 相关开发经验或者到微软的网站及进行查询。

Web 应用程序池配置

首先，引入 ServerManager，注意此包只在服务器版本 Windows 中才有：

    Import-Module ServerManager 

然后是添加 Feature，类似安装组件：

    Add-WindowsFeature Web-Scripting-Tools

导入 Web 管理包：

    Import-Module WebAdministration 

然后的操作是获取 WebApp1 应用程序池的配置项，将其 IdentifyType 修改为 LocalSystem（0）。

    $demoPool = Get-Item IIS:\AppPools\webapp1    $demoPool.processModel.identityType = 0     $demoPool | Set-Item 

修改目录权限

Windows 下 Web 开发经常需要对 Web App 目录配置 IUSR 权限以让 App 有权限进行文件访问：

$permission="IUSR",,"FullControl,Read,Modify","ContainerInherit,ObjectInherit","None","Allow"     $rule = New-Object System.Security.AccessControl.FileSystemAccessRule $permission     $folders = Get-Childitem "D:\apps" -Recurse | Where-Object {$_.PSISContainer}     Foreach ($folder in $folders) {     $path = $folder.FullName     $acl = Get-Acl $path     $acl.SetAccessRule($rule)     Set-Acl $path $acl -ErrorAction SilentlyContinue     }

以上代码实现为用户指定要配置的权限 \$permission，创建访问规则对象 \$rule，然后遍历文件夹将权限赋予到每个文件夹中。

重新启动 IIS

命令：

invoke-command -scriptblock {iisreset /restart}`

作用：重启 IIS 以加载更新配置

软件安装

此部分笔者整理了软件安装过程中经常会使用到的脚本：如普通软件安装、MSI 程序包安装、Windows 特性安装、程序包下载、解压缩等。

普通软件安装

命令：

Start-Process -FilePath "D:\apps\software\vc14_vc_redist.x64.exe" -ArgumentList "/q /norestart" -Wait

作用：通过安装文件支持的静默安装（quiet installation，一般参数为 /q）或后台安装（background installation）参数等实现软件自动后台安装。

MSI 程序包安装

MSI 程序包安装脚本如下：

    $install_folder="c:\lab\mysql"    $arguments = @(     ​    "/i"     ​    "c:\lab\mysql.msi"     ​    "/qn"     ​    "/norestart"     )    $arguments+="INSTALLDIR=\`"$install_folder\`""    #install with msi    Start-Process -FilePath msiexec -ArgumentList $arguments -Wait 

作用：

MSI 程序包可通过 msiexec 程序进行安装，msi 安装包普遍使用一致的安装参数，所以自动化起来更方便。

Windows 特性安装

在很多时候我们需要加载需要的 Windows 特性以支持开发和软件运行，如下例子我们添加所有 ASP.NET Web 应用可能使用到的 Windows 特性：

    Install-WindowsFeature -Name Web-Default-Doc, Web-Dir-Browsing, Web-Http-Errors, Web-Static-Content, Web-Http-Redirect, Web-Http-Logging,Web-Stat-Compression, Web-Dyn-Compression, Web-Filtering, Web-Basic-Auth, Web-Net-Ext, Web-Net-Ext45, Web-Asp-Net, Web-Asp-Net45,Web-CGI, Web-ISAPI-Ext, Web-ISAPI-Filter, Web-Mgmt-Console 

网络文件下载

命令：

Invoke-WebRequest -Uri $download_url -OutFile $destination_folder\$download_filename

作用：

下载 \$download_url 地址中的文件到 \$destination_folder 文件夹下并重命名为 \$download_filename 文件名。也可用于网页、Javascript、CSS 等网页静态资源的保存。

P.S: 对于 github 文件下载可能需要修改 Http 安全协议，在执行下在前执行下面脚本：

    [Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol = [Net.SecurityProtocolType]::Tls12 

解压缩

命令：

    Add-Type -AssemblyName "[system.io.compression.filesystem](http://system.io.compression.filesystem/)"     [[io.compression.zipfile](http://io.compression.zipfile/)]::ExtractToDirectory("C:\a.zip","C:\A") 

作用：将 C 盘下面 a.zip 文件解压缩到 C:\A 目录。

启动服务

命令：Start-Service -Name "MariaDB"

作用：一般用于软件安装后自动启动 Windows 服务。

调试与日志

命令：

Write-output "Adding votes to the replicas was successfull" >> $log_file

作用：为了调试脚本我们需要输出一些有助于分析的信息，可以采用 Write-Output 将内容推送到 $log_file，每次一行形成日志文件。

不是终结，只是开始

笔者先要对各位看过说声抱歉，本来是要把所有实际项目中遇到的问题及通过 PowerShell 解决的办法分享出来，但部分解决方案在项目后有了更新的知识，还有一大部分涉及的 PowerShell 功能复杂并不是和新手理解也没办法在短小篇幅中解释清楚，后面我会做一个系列单独对每块有价值的部分详细阐述。对于动手实践，希望各位看官能根据你们开发和运维环境的需求，运用上面的命令实现自己项目中的开发和运维自动化，并来与我讨论，我会竭尽所能地帮助你们解决实际问题，欢迎关注微信公众号“敏捷架构”（minjiejiagou）一起交流学习。

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