PowerShell（也可寫作 pwsh）是一個功能強大的開源命令行工具，它是面向對象的，由微軟開發和維護。它的語法特征冗長，但對用戶來說比較直觀。本文介紹如何在主機上和在 Podman 或其他容器內安裝 PowerShell。

為何使用 PowerShell

PowerShell，正如它的名字那樣，是一個強大的工具。它的句法冗長，但語義清晰。對那些不愿意寫長命令的開發者來說，PowerShell 的大多數命令都有別名。可以使用 ??Get-Alias?? 或點擊 ??此處?? 查詢別名的使用方法。

PowerShell 和傳統的 Shell 最大的區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 輸出的是對象。這對命令管道的工作方式具有深遠的影響，而且它具有很多的優點。

演示例子

下面的例子體現的是冗長而清晰的特點。以 ??#??? 號開頭的行是注釋行。以 ??PS >??? 開頭的行是命令行，??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

上述例子說明了：Bash 腳本經常需要用 ??cut??、??sed??、??awk?? 等工具對輸入/輸出進行格式化，而使用 PowerShell 時通常就沒有這個必要了。這是因為 PowerShell 的工作機制跟傳統的 POSIX shell（例如 Bash、Zsh、Fish等）有本質的不同。傳統的 Shell 的命令輸出形式是字符串，而在 PowerShell 中，命令輸出形式為對象。

Bash 與 PowerShell 的比較

下面的例子說明了與 Bash 中的字符串輸出模式相比，PowerShell 的對象輸出模式的優點。假設你需要寫一段腳本，該腳本的作用顯示所有進程，這些進程一共占用了 200MB 內存空間。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
    [...]

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

• ??ps -e?? 輸出所有運行中的進程；
• ?-O rss?? 輸出 ps 的默認輸出內容，再加上 RSS 字段 —— 每個進程使用的千字節數（以 KB 為單位）；輸出結果類似于：

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。以上面的例子來說，PID 是第一個字段，RSS 是第二個字段，依此類推。
• ??'{ if($2 >= (1024*200)) {?? 是實際的 AWK 代碼起始處。它的作用是檢查第二個字段（RSS）是否包含一個大于或等于 1024*200 的數字；
• ??printf(“%s\t%s\t%s\n”,$1,$2,$6);}?? 腳本繼續。如果前面的條件成立，則輸出第一、第二和第六個字段（分別是 PID、RSS 和 COMMAND 字段）。

考慮到這一點，退一步說，編寫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濾的字段。這在默認情況下是沒有的，需要我們使用??-O?? 標志和??rss?? 字段作為參數。
• 我們需要將??ps?? 的輸出當作一組輸入字段，所以我們還應當知道它們的順序和結構。換句話說，我們至少需要確定??RSS?? 是第二個字段。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濾的數據是什么單位，以及相關工具的單位是什么。也就是我們需要知道??RSS?? 和??awk?? 字段使用 kb。不然我們就不能寫出??($2 >= 1024*200)?? 這樣的表達式。

現在，我們把前面的命令跟 PoserShell 中等價的命令比較：

    # 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
    [...]

首先應該注意到，語義非常清晰。這些命令都是自描述的，能清晰描述它們做什么。

此外，不需要對輸入-輸出重新格式化，也不需要關心輸入命令使用的單位。這是因為 PowerShell 輸出的是對象，而非字符串。

考慮下述情況，就可以理解這些內容。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際可用的信息。這是由于 PowerShell 中的輸出-打印系統使用的也是對象。因此 PowerShell 中每一條命令都對輸出的對象的一些屬性作了可打印的標記，也對一些屬性作了不可打印的標記。然而，它總是包括所有的屬性，而 Bash 只包括它實際打印的內容。我們可以把它想象成 JSON 對象。Bash 中的輸出位置被分為一些“字段”，以空格或制表符為標志，在 PowerShell 中它是一個容易尋址的對象屬性，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象的所有屬性和它們的類型，可以進行以下操作:

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。使用容器的優點在于，所有的依賴捆綁在其中，并且與主機隔離，所以它一定是有效的。無論如何，雖然官方文檔只是明確指出支持 Fedora Linux 發行版的 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，高于 30 的發行版也應該有效。經過測試，的確如此。

在容器中設置并運行 PowerShell 比直接在主機上運行它難度更大，安裝需要花費更多時間，而且你還不能直接運行主機的命令。

在主機上使用包管理器安裝 PowerShell

方法一：使用微軟倉庫

安裝過程很直接，而且跟通過第三方倉庫安裝其他軟件沒什么區別。

通俗地說，安裝過程可以分為四步：

1. 添加新倉庫的 GPG 密碼
2. 在 DNF 倉庫列表中新增相應的倉庫
3. 刷新 DNF 緩存，將新倉庫中的有關包包含進來
4. 安裝新包

然后使用命令 ??pwsh?? 啟動 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

欲刪除倉庫和包，運行以下命令：

$ 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有明顯的差別。實際上，在安裝 RPM 文件時，隱式添加了 GPG 密碼和倉庫。這是由于 RPM 文件包含它們兩者的關聯關系，保存在它的元數據中。

首先，從 ??PowerShell GitHub 倉庫?? 獲取相應版本的 ??.rpm?? 文件。然后查看 ??readme.md?? 文件中的 “獲取 PowerShell” 部分的內容。

第二步，輸入以下命令：

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

在 ??<version>?? 和 ??<architecture>?? 節點中填寫各自的內容，例如 ??powershell-7.1.3-1.rhel.7.x86_64.rpm??。

你也可以使用鏈接運行它，不指定版本和架構，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，運行以下命令：

$ sudo dnf remove powershell

通過容器安裝

方法一：使用 Podman 容器

Podman 是一個兼容 ??開放容器倡議??（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。

欲了解更多關于 Podman 的信息，可以訪問 ??Podman.io??。Fedora 雜志還有一個專為 Podman 設計的 ??標簽??。

欲在 Podman 中使用 PowerShell，運行以下腳本：

    $ 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 創建了一個 Podman 容器，并立即接入其中。它還將 ??/home?? 和主機的根目錄掛載到容器中，確保它們在容器中是可用的。無論如何，在 ??/var/host?? 目錄下，主機的根目錄是可訪問的。

但是，在容器內部，你只能間接運行主機命令。有一種變通辦法，就是先運行 ??chroot /var/host?? 改變根目錄，然后運行主機命令。

為了把命令拆分開來講解，除非特別指定，以下所有內容都是強制性的：

• ??-it?? 創建一個持久環境，當你進入該環境后，不會輕易退出；
• ??--privileged?? 給予容器擴展的權限（可選）；
• ??--rm?? 當你退出時移除容器；
• ??--name?? 設置容器名稱；
• ??--env-host?? 將所有主機的環境變量設置為容器的變量（可選）；
• ??--net=host --pid=host --ipc=host?? 在主機的命名空間中運行進程（而非一組單獨的名稱空間）；
• ??--volume $HOME:$HOME?? 掛載用戶目錄；
• ??--volume /:/var/host?? 將主機根目錄掛載到??/var/host??（可選）；
• ??mcr.microsoft.com/powershell?? 進入容器；
• ??/usr/bin/pwsh?? 可選但很方便的參數：用別名??pwsh??，腳本中有了它，可以輸入??pwsh?? 輕松訪問 Podman 容器；
• ??-WorkingDirectory $(pwd)?? 在當前目錄下進入容器（可選）。

欲移除 PowerShell 鏡像，運行以下命令：

$ podman rmi mcr.microsoft.com/powershell

方法二：Fedora 系統的 Toolbox 容器

在不影響主機系統的情況下安裝持久化環境，使用 Toolbox 容器是一種巧妙的解決方案。它充當了 Podman 的封裝器，負責提供大量的標志，就像方法一中提到的那樣。因此，Toolbox 比 Podman 容易使用。它可以用來開發和調試。有了 Toolbox，你可以運行任何命令，跟你直接在 Fedora 工作站主機上運行是一樣的。

安裝步驟跟在主機上安裝一樣，唯一的區別就是在容器內部進行。你需要確保已經安裝了 ??toolbox?? 包。

使用 Fedora 34 Toolbox 容器需要兩個步驟：

1. 創建 Fedora 34 Toolbox 容器
2. 運行 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：使用微軟倉庫?? 中的相關內容操作。

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

toolbox run –container fedora-toolbox pwsh

欲移除 Toolbox 容器，需要確保你已經使用 ??exit?? 關閉了 Toolbox 會話，然后運行以下命令：

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