PowerShell（也可寫(xiě)作 pwsh）是一個(gè)功能強(qiáng)大的開(kāi)源命令行工具，它是面向?qū)ο蟮模晌④涢_(kāi)發(fā)和維護(hù)。它的語(yǔ)法特征冗長(zhǎng)，但對(duì)用戶來(lái)說(shuō)比較直觀。本文介紹如何在主機(jī)上和在 Podman 或其他容器內(nèi)安裝 PowerShell。

為何使用 PowerShell

PowerShell，正如它的名字那樣，是一個(gè)強(qiáng)大的工具。它的句法冗長(zhǎng)，但語(yǔ)義清晰。對(duì)那些不愿意寫(xiě)長(zhǎng)命令的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，PowerShell 的大多數(shù)命令都有別名?？梢允褂?nbsp;??Get-Alias?? 或點(diǎn)擊 ??此處?? 查詢別名的使用方法。

PowerShell 和傳統(tǒng)的 Shell 最大的區(qū)別在于它的輸出管道。普通的 Shell 輸出的是字符串或字符流，PowerShell 輸出的是對(duì)象。這對(duì)命令管道的工作方式具有深遠(yuǎn)的影響，而且它具有很多的優(yōu)點(diǎn)。

演示例子

下面的例子體現(xiàn)的是冗長(zhǎng)而清晰的特點(diǎn)。以 ??#??? 號(hào)開(kāi)頭的行是注釋行。以 ??PS >??? 開(kāi)頭的行是命令行，??PS >?? 是提示符：

    # Return all files greater than 50MB in the current directory.
    ## Longest form
    PS > Get-Childitem | Where-Object Length -gt 50MB
    ## Shortest form (with use of aliases)
    PS > gci | ? Length -gt 40MB
    ## Output looks like this
        Directory: /home/Ozymandias42/Downloads
    Mode                 LastWriteTime         Length Name
    ----                 -------------         ------ ----
    -----          20/08/2020    13:55     2000683008 40MB-file.img
    # In order: get VMs, get snapshots, only select the last 3 and remove selected list:
    PS > Get-VM VM-1 | Get-Snapshot | Select-Object -Last 3 | Remove-Snapshot

上述例子說(shuō)明了：Bash 腳本經(jīng)常需要用 ??cut??、??sed??、??awk?? 等工具對(duì)輸入/輸出進(jìn)行格式化，而使用 PowerShell 時(shí)通常就沒(méi)有這個(gè)必要了。這是因?yàn)?PowerShell 的工作機(jī)制跟傳統(tǒng)的 POSIX shell（例如 Bash、Zsh、Fish等）有本質(zhì)的不同。傳統(tǒng)的 Shell 的命令輸出形式是字符串，而在 PowerShell 中，命令輸出形式為對(duì)象。

Bash 與 PowerShell 的比較

下面的例子說(shuō)明了與 Bash 中的字符串輸出模式相比，PowerShell 的對(duì)象輸出模式的優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)你需要寫(xiě)一段腳本，該腳本的作用顯示所有進(jìn)程，這些進(jìn)程一共占用了 200MB 內(nèi)存空間。如果使用 Bash，大致如下：

    $ ps -eO rss | awk -F' ' \
        '{ if($2 >= (1024*200)) { \
            printf("%s\t%s\t%s\n",$1,$2,$6);} \
         }'
    PID    RSS     COMMAND
    A      B       C
    [...]

第一個(gè)顯而易見(jiàn)的差別就是可讀性，或更確切地說(shuō)是語(yǔ)義清晰度。 ??ps?? 和 ??awk?? 都不是自描述的。??ps?? 命令的功能是顯示進(jìn)程狀態(tài)；??awk?? 是一種文本處理工具和語(yǔ)言，這個(gè)詞匯每個(gè)字母都是前期開(kāi)發(fā)人員的名字（Aho, Weinberger, Kernighan（詳見(jiàn) ??維基百科??）的首字母。然而，在把它與 PowerShell 作比較前，先看看這個(gè)腳本：

• ??ps -e?? 輸出所有運(yùn)行中的進(jìn)程；
• ?-O rss?? 輸出 ps 的默認(rèn)輸出內(nèi)容，再加上 RSS 字段 —— 每個(gè)進(jìn)程使用的千字節(jié)數(shù)（以 KB 為單位）；輸出結(jié)果類似于：

PID  RSS   S TTY TIME     COMMAND  
1    13776 S ?   00:00:01 /usr/lib/systemd/systemd

• ??|?? 管道操作符使用左邊命令的輸出作為右邊命令的輸入。
• ??awk -F' '?? 定義“空格”，作為輸入字段分隔符。以上面的例子來(lái)說(shuō)，PID 是第一個(gè)字段，RSS 是第二個(gè)字段，依此類推。
• ??'{ if($2 >= (1024*200)) {?? 是實(shí)際的 AWK 代碼起始處。它的作用是檢查第二個(gè)字段（RSS）是否包含一個(gè)大于或等于 1024*200 的數(shù)字；
• ??printf(“%s\t%s\t%s\n”,$1,$2,$6);}?? 腳本繼續(xù)。如果前面的條件成立，則輸出第一、第二和第六個(gè)字段（分別是 PID、RSS 和 COMMAND 字段）。

考慮到這一點(diǎn)，退一步說(shuō)，編寫(xiě)這段腳本需要什么才能令它工作：

• 輸入命令??ps?? 的輸出中必須包含我們想要過(guò)濾的字段。這在默認(rèn)情況下是沒(méi)有的，需要我們使用??-O?? 標(biāo)志和??rss?? 字段作為參數(shù)。
• 我們需要將??ps?? 的輸出當(dāng)作一組輸入字段，所以我們還應(yīng)當(dāng)知道它們的順序和結(jié)構(gòu)。換句話說(shuō)，我們至少需要確定??RSS?? 是第二個(gè)字段。這也意味著我們需要提前知道??ps?? 的輸出信息的大致情況。
• 然后我們需要知道過(guò)濾的數(shù)據(jù)是什么單位，以及相關(guān)工具的單位是什么。也就是我們需要知道??RSS?? 和??awk?? 字段使用 kb。不然我們就不能寫(xiě)出??($2 >= 1024*200)?? 這樣的表達(dá)式。

現(xiàn)在，我們把前面的命令跟 PoserShell 中等價(jià)的命令比較：

    # Longest form
    PS > Get-Process | Where-Object WorkingSet -ge 200MB
    # Shortest form (with use of aliases)
    PS > gps | ? ws -ge 200MB
    NPM(K)    PM(M)      WS(M)     CPU(s)      Id  SI ProcessName
    ------    -----      -----     ------      --  -- -----------
         A        B          C          D       E   F           G
    [...]

首先應(yīng)該注意到，語(yǔ)義非常清晰。這些命令都是自描述的，能清晰描述它們做什么。

此外，不需要對(duì)輸入-輸出重新格式化，也不需要關(guān)心輸入命令使用的單位。這是因?yàn)?PowerShell 輸出的是對(duì)象，而非字符串。

考慮下述情況，就可以理解這些內(nèi)容。在 Bash 中，命令的輸出信息就是終端顯示的信息。在 PowerShell 中，終端顯示的信息并不等于實(shí)際可用的信息。這是由于 PowerShell 中的輸出-打印系統(tǒng)使用的也是對(duì)象。因此 PowerShell 中每一條命令都對(duì)輸出的對(duì)象的一些屬性作了可打印的標(biāo)記，也對(duì)一些屬性作了不可打印的標(biāo)記。然而，它總是包括所有的屬性，而 Bash 只包括它實(shí)際打印的內(nèi)容。我們可以把它想象成 JSON 對(duì)象。Bash 中的輸出位置被分為一些“字段”，以空格或制表符為標(biāo)志，在 PowerShell 中它是一個(gè)容易尋址的對(duì)象屬性，只需要知道它的名稱即可使用。就像上述例子中的 ??WorkingSet?? 那樣。

為了看到一條命令的輸出對(duì)象的所有屬性和它們的類型，可以進(jìn)行以下操作:

PS > Get-Process | Get-Member

安裝 PowerShell

PowerShell 安裝包的形式有若干種，包括 Fedora Linux 中使用的 RPM 安裝包。本文介紹在 Fedora Linux 中如何使用多種方法安裝 PowerShell。

我推薦使用原生的方法安裝。但我也會(huì)介紹如何在容器中安裝。我將展示使用官方微軟 PowerShell 容器和 Fedora Linux 30 的 Toolbox 容器。使用容器的優(yōu)點(diǎn)在于，所有的依賴?yán)壴谄渲?，并且與主機(jī)隔離，所以它一定是有效的。無(wú)論如何，雖然官方文檔只是明確指出支持 Fedora Linux 發(fā)行版的 28-30 版本，我還是建議使用原生的方法安裝。

注意： 官方支持意味著一定有效。但其他的版本也不是一定不兼容。也就是說(shuō)，高于 30 的發(fā)行版也應(yīng)該有效。經(jīng)過(guò)測(cè)試，的確如此。

在容器中設(shè)置并運(yùn)行 PowerShell 比直接在主機(jī)上運(yùn)行它難度更大，安裝需要花費(fèi)更多時(shí)間，而且你還不能直接運(yùn)行主機(jī)的命令。

在主機(jī)上使用包管理器安裝 PowerShell

方法一：使用微軟倉(cāng)庫(kù)

安裝過(guò)程很直接，而且跟通過(guò)第三方倉(cāng)庫(kù)安裝其他軟件沒(méi)什么區(qū)別。

通俗地說(shuō)，安裝過(guò)程可以分為四步：

1. 添加新倉(cāng)庫(kù)的 GPG 密碼
2. 在 DNF 倉(cāng)庫(kù)列表中新增相應(yīng)的倉(cāng)庫(kù)
3. 刷新 DNF 緩存，將新倉(cāng)庫(kù)中的有關(guān)包包含進(jìn)來(lái)
4. 安裝新包

然后使用命令 ??pwsh?? 啟動(dòng) PowerShell。

    $ sudo rpm --import https://packages.microsoft.com/keys/microsoft.asc
    $ curl https://packages.microsoft.com/config/rhel/7/prod.repo | sudo tee /etc/yum.repos.d/microsoft.repo
    $ sudo dnf makecache
    $ sudo dnf install powershell
    $ pwsh

欲刪除倉(cāng)庫(kù)和包，運(yùn)行以下命令：

$ sudo rm /etc/yum.repos.d/microsoft.repo
$ sudo dnf remove powershell

方法 2：使用 PRM 文件

這種方法與第一種方法沒(méi)有明顯的差別。實(shí)際上，在安裝 RPM 文件時(shí)，隱式添加了 GPG 密碼和倉(cāng)庫(kù)。這是由于 RPM 文件包含它們兩者的關(guān)聯(lián)關(guān)系，保存在它的元數(shù)據(jù)中。

首先，從 ??PowerShell GitHub 倉(cāng)庫(kù)?? 獲取相應(yīng)版本的 ??.rpm?? 文件。然后查看 ??readme.md?? 文件中的 “獲取 PowerShell” 部分的內(nèi)容。

第二步，輸入以下命令：

$ sudo dnf install powershell-<version>.rhel.7.<architecture>.rpm

在 ??<version>?? 和 ??<architecture>?? 節(jié)點(diǎn)中填寫(xiě)各自的內(nèi)容，例如 ??powershell-7.1.3-1.rhel.7.x86_64.rpm??。

你也可以使用鏈接運(yùn)行它，不指定版本和架構(gòu)，先把它下載到本地。

$ sudo dnf install https://github.com/PowerShell/PowerShell/releases/download/v<version>/powershell-<version>.rhel.7.<architecture>.rpm

欲刪除 PowerShell，運(yùn)行以下命令：

$ sudo dnf remove powershell

通過(guò)容器安裝

方法一：使用 Podman 容器

Podman 是一個(gè)兼容 ??開(kāi)放容器倡議??（OCI）的、嵌入式的容器引擎，它可以代替 Docker。

微軟提供了 ??PowerShell Docker 容器集成工具??。下面的例子將在 Podman 中使用容器。

欲了解更多關(guān)于 Podman 的信息，可以訪問(wèn) ??Podman.io??。Fedora 雜志還有一個(gè)專為 Podman 設(shè)計(jì)的 ??標(biāo)簽??。

欲在 Podman 中使用 PowerShell，運(yùn)行以下腳本：

    $ podman run \
      -it \
      --privileged \
      --rm \
      --name powershell \
      --env-host \
      --net=host --pid=host --ipc=host \
      --volume $HOME:$HOME \
      --volume /:/var/host \
      mcr.microsoft.com/powershell \
      /usr/bin/pwsh \
      -WorkingDirectory $(pwd)

這段腳本為使用 PowerShell 創(chuàng)建了一個(gè) Podman 容器，并立即接入其中。它還將 ??/home?? 和主機(jī)的根目錄掛載到容器中，確保它們?cè)谌萜髦惺强捎玫?。無(wú)論如何，在 ??/var/host?? 目錄下，主機(jī)的根目錄是可訪問(wèn)的。

但是，在容器內(nèi)部，你只能間接運(yùn)行主機(jī)命令。有一種變通辦法，就是先運(yùn)行 ??chroot /var/host?? 改變根目錄，然后運(yùn)行主機(jī)命令。

為了把命令拆分開(kāi)來(lái)講解，除非特別指定，以下所有內(nèi)容都是強(qiáng)制性的：

• ??-it?? 創(chuàng)建一個(gè)持久環(huán)境，當(dāng)你進(jìn)入該環(huán)境后，不會(huì)輕易退出；
• ??--privileged?? 給予容器擴(kuò)展的權(quán)限（可選）；
• ??--rm?? 當(dāng)你退出時(shí)移除容器；
• ??--name?? 設(shè)置容器名稱；
• ??--env-host?? 將所有主機(jī)的環(huán)境變量設(shè)置為容器的變量（可選）；
• ??--net=host --pid=host --ipc=host?? 在主機(jī)的命名空間中運(yùn)行進(jìn)程（而非一組單獨(dú)的名稱空間）；
• ??--volume $HOME:$HOME?? 掛載用戶目錄；
• ??--volume /:/var/host?? 將主機(jī)根目錄掛載到??/var/host??（可選）；
• ??mcr.microsoft.com/powershell?? 進(jìn)入容器；
• ??/usr/bin/pwsh?? 可選但很方便的參數(shù)：用別名??pwsh??，腳本中有了它，可以輸入??pwsh?? 輕松訪問(wèn) Podman 容器；
• ??-WorkingDirectory $(pwd)?? 在當(dāng)前目錄下進(jìn)入容器（可選）。

欲移除 PowerShell 鏡像，運(yùn)行以下命令：

$ podman rmi mcr.microsoft.com/powershell

方法二：Fedora 系統(tǒng)的 Toolbox 容器

在不影響主機(jī)系統(tǒng)的情況下安裝持久化環(huán)境，使用 Toolbox 容器是一種巧妙的解決方案。它充當(dāng)了 Podman 的封裝器，負(fù)責(zé)提供大量的標(biāo)志，就像方法一中提到的那樣。因此，Toolbox 比 Podman 容易使用。它可以用來(lái)開(kāi)發(fā)和調(diào)試。有了 Toolbox，你可以運(yùn)行任何命令，跟你直接在 Fedora 工作站主機(jī)上運(yùn)行是一樣的。

安裝步驟跟在主機(jī)上安裝一樣，唯一的區(qū)別就是在容器內(nèi)部進(jìn)行。你需要確保已經(jīng)安裝了 ??toolbox?? 包。

使用 Fedora 34 Toolbox 容器需要兩個(gè)步驟：

1. 創(chuàng)建 Fedora 34 Toolbox 容器
2. 運(yùn)行 Fedora 34 Toolbox 容器

$ toolbox create --image registry.fedoraproject.org/f34/fedora-toolbox
$ toolbox enter --container fedora-toolbox

接著，按照 ??方法一：使用微軟倉(cāng)庫(kù)?? 中的相關(guān)內(nèi)容操作。

可選但非常方便的做法：使用別名 ??pwsh??，可以輕松地訪問(wèn) Toolbox 容器：

toolbox run –container fedora-toolbox pwsh

欲移除 Toolbox 容器，需要確保你已經(jīng)使用 ??exit?? 關(guān)閉了 Toolbox 會(huì)話，然后運(yùn)行以下命令：

$ podman kill fedora-toolbox$ toolbox rm fedora-toolbox