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《Windows PowerShell 实战指南》第11章 过滤和对比

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到目前为止,我们使用Shell向你展示了不同类型的输出:所有进程、所有服务、所有事件日志条数、所有补丁。但是这些类型的输出并不总是你想要的结果。通常你会想要缩小结果到你感兴趣的几个项。你将在本章学会该知识。

11.1 只获取必要的内容

Shell提供了两种方式缩小结果集,它们都归结为过滤。第一种方式:尝试指定Cmdlet命令只检索指定的内容。第二种方式:采用迭代的方法,通过第一个Cmdlet获得所有结果,并使用第二个Cmdlet过滤掉不想要的东西。

按道理,应该使用第一种方式:我们称之为尽可能提前过滤。这让Cmdlet更加容易知道你想要的。例如,使用Get-Service,你可以告诉它你想要的服务名:

Get-Service -name e*,*s*  

如果你想让Get-Service只返回正在运行的服务,而不考虑它们的服务名称,该Cmdlet就无法做到这一点,因为它没有提供相关的参数来指定该信息。

同理,如果你使用微软的活动目录模块,所有的Get- Cmdlets命令都提供了-filter参数。通过-filter*,你可以获取所有的对象。我们不建议这样使用,因为加载它将增加域控制器压力。可以指定类似下面清晰的条件说明:

Get-ADComputer -filter "Name -like '*DC'"  

再者,上述技巧的优势在于该Cmdlet只检索匹配的对象。我们称之为左过滤技术。

11.2 左过滤

“左过滤”意味着尽可能把过滤条件放置在左侧或靠近命令行的开始部分。越早过滤不需要的对象,就越能减轻其他Cmdlets命令的工作,并且能减少不必要的信息通过网络传输到你的电脑。

左过滤技术的缺点是每个Cmdlet都可以通过自己的方式指定过滤,并且每个Cmdlet都会有不同的过滤方式。例如Get-Service,你只能通过Name属性过滤服务。但是使用Get-ADComputer,你可以根据computer对象可能存在的任何活动目录属性进行过滤。在有效使用左过滤技术之前,你需要学习不同Cmdlet的各种操作。这可能意味着学习的道路有些崎岖,但是你却会得到更好的性能。

当无法通过一个Cmdlet就可以完成你所需的所有过滤时,你可以使用一个叫作Where-Object(它的别名为Where)的核心PowerShell Cmdlet命令。这是一个通用的语法。当需要检索的时候,使用它过滤任何类型的对象,并把它放入管道。

为了使用Where-Object,需要学会告诉Shell如何过滤出你想要的信息,这还包括使用Shell的对比操作符。有趣的是,一些左过滤技术中使用了相同的对比操作符,如活动目录模块下Get-Cmdlet命令的-filter参数,这就是一箭双雕。但是有些Cmdlet命令(如Get-WmiObject,我们将在后面的章节中讨论)使用了完全不同的过滤和对比方式,当我们讨论这些Cmdlet命令的时候再做介绍。

11.3 对比操作符

在计算机中,对比总是涉及两个对象或者两个值来并测试它们彼此之间的关系。可能是测试它们是否相等或者是否其中一个比另外一个大,或者它们是否匹配某个文本表达式。这就需要使用对比操作符来完成对关系的测试。测试的结果总是返回一个布尔值:true或false。换句话说,测试结果或者满足你指定的条件,或者不满足。

PowerShell使用如下对比操作符。请注意,当对比文本字符串时会忽略大小写。这意味着大写字母和小写字母是等价的。

  • -eq——相等,例如5 -eq 5(返回true)或者"hello" -eq "help"(返回false)。
  • -ne——不等于,例如10 -ne 5(返回true)或者"help" -ne "help"(返回false,因为它们实际上相等的,这里测试它们是否不相等)。
  • -ge和-le——大于或等于,小于或等于,例如10 -ge 5(返回true)或者Get-Date -le '2012-12-02'(这取决于你运行该命令的时间,这展示了日期也是可以比较的)。
  • -gt和-lt——大于和小于,例如10 -lt 10(返回false)或者100 -gt 10(返回true)。

对于字符串的对比,如果需要区分大小写,可以使用下面的集合:-ceq,-cne,-cgt, -clt,-cge,-cle。

如果想一次比较多个对象,可以使用布尔运算符-and和-or。通常在每个子表达式两边加上圆括号,使得表达式更容易阅读。

  • (5 -gt 10) -and (10 -gt 100) 返回false,因为一个或两个子表达式返回值为false。
  • (5 -gt 10) -or (10 -lt 100) 返回true,因为最后一个子表达式返回值为true。

另外,布尔值-not对true和false取反。在处理一个变量或者已经包含true或false的属性时,这可能会有用。而你想测试相反的条件。例如,false如需要测试一个进程是否没有响应,可以这样做(使用$__作为进程对象的容器):

$_.Responding -eq $False  

Windows PowerShell定义了$False和 $True来表示false和true的布尔值。另外一种书写方式如下:

-not $_.Responding  

因为Responding通常包含true和false,该-not让false取反变为true。如果进程没有响应,意味着Responding返回false。然而上面的比较却返回true,这就暗示着该进程“没有响应”。我们更喜欢使用第二种方式,因为在英语的阅读习惯中,它更接近我们的测试内容:“我想看看这个进程是否没有响应”。有些时候,你可以看到-not运算符简写为感叹号(!)。

当你需要对比文本字符串时,还有其他几个有用的对比运算符:

  • -like接受*作为一个通配符,所以可以对比:"Hello" -like "*ll*"(返回true)。相反,运算符为-notlike。它们都是忽略大小写的。区分大小写可以使用-clike和-cnotlike。
  • -match用于文本字符串与正则表达式进行比较。-notmatch是个逻辑上的反义词。并且正如你所想,-cmatch和-cnotmatch提供了区分大小写语法。正则表达式超出了本书的讨论范围。

Shell的好处是你可以在命令行运行上面几乎所有的测试(除了前面提到的$_占位符,它不能独立运行,但是你可以在下一节中看到它是如何运行的)。

动手实验: 继续尝试上述比较操作符示例的部分或全部,在一行中输入5 -eq 5并敲回车键,看看返回的内容。

在about_comparison_operators的帮助文件中可以找到其他可用的对比运算符,你将在本书的第25章中了解其他部分运算符。

补充说明   如果Cmdlet命令不使用11.3节中讨论的PowerShell形式的比较运算符,可以使用高中或大学(甚至是工作中)学过的更加传统的编程语言形式的比较运算符。  

  • = 等于
  • <> 不等于
  • <= 小于或等于
  • \>= 大于或等于
  • \> 大于
  • <小于

如果支持布尔运算符,通常关键字是AND和OR。有些Cmdlet命令可能提供类似LIKE的运算符。例如,通过-filter参数可以找到Get-WmiObject支持的所有运算符。当我们在第14章讨论该Cmdlet时,会重现这个列表。

每个Cmdlet的设计者挑选如何(以及是否需要)处理过滤,通过查看该Cmdlet的完整的帮助通常可以获得能完成设计者期望的示例,包括帮助文件末尾附近的用法示例。

11.4 过滤对象的管道

当已经写好一个比较表达式,可以在哪里使用它?使用比较只是我们的概括语言。它可以与一些Cmdlet的-filter参数共同使用,也许是最引人注目的活动目录中模块的GET-的Cmdlet。它也可以与Shell的通用过滤Cmdlet命令Where-Object一起 使用。

例如,你是否想过滤掉其他信息,只留下正在运行的服务?

Get-Service | Where-Object -filter { $_.Status -eq 'Running' }  

-filter参数是一个位置参数,这意味着你经常看到很多命令没有指定这个参数,而它的别名为Where。

Get-Service | Where { $_.Status -eq 'Running' }  

如果你习惯大声阅读上面代码,这会听起来合情合理:“where status equals running”。这就阐述了它的工作原理:当你传递多个对象到Where-Object时,它会检查每个对象从而进行过滤。一次只放置一个对象到占位符$_,接着运行对比来查看返回的是true还是false。如果是false,该对象就会被移除管道。如果对比返回true,该对象就会从Where-Object传输到下一个Cmdlet的管道中。在上面的例子中,下一个Cmdlet命令是Out-Default,通常这是最后一个管道(在第8章已经讨论过),接着开始使用格式化进程显示输出。

占位符$_是个特殊的产物:之前已经见过(在第10章),你将在一个或更多的上下文看到它。该占位符只能在PowerShell能查找的特定位置中使用。在我们的示例中,该占位符恰好是在其中一个特定位置。正如你在第10章学习到的,句号用于告诉Shell不是比较整个对象,而是只比较对象的Status属性。

希望你开始看到Gm派上用场了。它可以让你快速并且以方便的方式发现一个对象中包含的所有属性,这样你就可以马上使用这些属性进行类似上面的比较。始终牢记,PowerShell输出的列标题不总是跟属性名一模一样的。例如,运行Get-Process,可以看见一个叫作PM(MB)的列;运行Get-Process | Gm,发现实际的列名是PM。这是一个重要的区别:总是使用Gm验证属性名称,不要使用Format-这个Cmdlet命令。

补充说明  

PowerShell v3为Where-Object引入了一个新的“简写”语法。当只有一个比较的时候可以使用该语法。如果需要对比多个子项,依旧得使用本小节中提到的原始语法。 许多人争论这个简写语法是否有所帮助。类似下面的内容:

Get-Service | Where Status -eq 'Running'  

显然,该写法更容易阅读:免除了花括号{}并且不需要使用 看起来尴尬的占位符$_。但是这个新语法不是意味着你可以忽略掉旧的语法,因为在更复杂的比较中需要使用它。

Get-WmiObject -Class Win32/_Service |  Where { $/_.State -ne 'Running' -and $_.StartMode -eq 'Auto' }  

而且,在互联网上6年的时间内,所有有价值的例子都是使用旧语法的。这意味着你需要知道怎么使用它们。你也必须知道该新语法,因为它现在会开始出现在开发人员的例子中。不必知道两套语法是不是已经足够 “简化”,但至少你知道什么是什么。

顺便说一下,我们承认上述命令并不是一个最好的例子,因为可以使用Get-WmiObject的-Filter参数,这样会更加高效。但是我们使用这个的目的是想说明和指出Where-Object的“旧”语法依然有用武之地。

11.5 迭代的命令行模式

我们现在想为你简单介绍PowerShell迭代命令行模型或者称为PSICLM(没有理由为它创建一个首写字母的缩写,但是它的读音却很有趣)。PSICLM的核心思想在于你不需要一开始就创建一个大而复杂的命令行,而是从简单的开始。

比方说,你想计算正在使用虚拟内存的十大进程占用的虚拟内存总量。如果这些进程中包含了PowerShell进程,而又不想在结果中包含该进程,快速罗列出几个需要的步骤:

(1)获取进程列表;

(2)排除PowerShell进程;

(3)按照虚拟内存进行排序;

(4)只保存前10个或者最后10个,这取决于我们的排序方式;

(5)把剩下进程的虚拟内存相加。

我们相信你知道如何完成前 3 个步骤,第 4 个步骤完全可以使用我们的老朋友:Select-Object。

动手实验: 花几分钟时间阅读Select-Object的帮助文档。你是否能找到让你在一个集合中保留第一个或最后一个对象的任何参数?

希望你能找到答案。

最终,需要把所有虚拟内存相加。这是需要寻找新Cmdlet的地方,或许可以通过Get-Command或Help加上通配符来寻找。可以尝试add关键字,或者sum关键字,甚至是Measure关键字。

动手实验: 看看你能不能找到一个可以计算类似虚拟内存总量的命令。使用Help或Get-Command加上*通配符。

当你尝试这些小任务(而不是提前阅读答案),这会让自己变成一个PowerShell专家。一旦你觉得自己有答案了,你可能开始使用迭代的方法。

一开始,你需要获取所有的进程,这很容易满足:

Get-Process  

动手实验: 跟随该Shell,并运行这些命令。验证每一个输出,看看你是否能预测下一次迭代的命令你需要改变什么。

下一步,过滤掉不需要的进程。记住,“左过滤”意味着你想尽可能在靠近开始命令行的地方进行过滤。在该示例中,将使用Where-Object来进行过滤,因为我们希望它成为下一个Cmdlet。虽然效果没有在第一个Cmdlet命令就进行过滤的好,但是总好过在最后的管道中才过滤。

在该Shell中,按键盘上的向上箭头键找回你最后的命令,并输入下面的命令。

Get-Process | Where-Object -filter { $_.Name -notlike 'powerShell*' }  

我们不确定进程名是“powerShell”或“powerShell.exe”,所以使用通配符来包含这两种可能。进程名称不像上面的所有进程将会留在管道中。

运行并测试,接着继续使用键盘上的向上箭头键找回上次命令并加上后面的部分。

Get-Process | Where-Object -filter { $_.Name -notlike 'powerShell*' } |Sort VM -descending  

敲回车键可以验证你的输入,而键盘上的向上箭头键可以和后面的命令进行拼接。

Get-Process | Where-Object -filter { $_.Name -notlike 'powerShell*' } | Sort VM -descending | Select -first 10  

如果你使用默认升序排序,你会想加入这最后的命令之前保留-last 10。

Get-Process | Where-Object -filter { $_.Name -notlike 'powerShell*' }|Sort VM -descending | Select -first 10 |Measure-Object -property VM -sum  

如果这里使用的语法不合适,我们希望你至少能够找出最后一个Cmdlet的名称。

这个模型——运行一个命令、验证结果、键盘上的向上箭头键找回命令并修改再次尝试——就是PowerShell与传统脚本语言的区别。因为PowerShell是一个命令行Shell,可以立即返回结果,并且如果返回的结果不是期望结果,那么可以快速简单地修改命令。当你将已经掌握的少量的Cmdlets命令与刚学到的这一点结合后,你应该可以发现你所能够拥有的能力。

11.6 常见误区

在介绍Where-Object的时候,通常会遇到两个主要的困惑。我们试图在前面的讨论中涉及这些概念。但是如果你有任何疑问,将在这里得到解决。

11.6.1 请左过滤

你会希望你的过滤条件越接近开始的命令行越好。如果能在第一个Cmdlet后就完成过滤,那就这么做。如果不行,尝试在第二个Cmdlet命令后过滤,这样将尽可能减少后面Cmdlet命令的工作。

另外,尝试在尽可能靠近数据源的地方完成过滤。例如,你需要从一台远程计算机查询服务并使用Where-Object——正如本章的一个例子——考虑利用PowerShell的远程调用在远程计算机上进行过滤,这比把所有的对象都获取到本地之后再进行过滤要好得多。在第13章将会接触远程调用,并且会使用该方法重新过滤数据源。

11.6.2 何时允许使用$_

特殊的$_占位符只有在PowerShell知道如何寻找它时才有效。当它有效时,它一次只包含一个从管道传输到该Cmdlet命令的对象。请记住,不同的Cmdlet执行和产生结果的同时,在管道传输的生命周期中,管道中包含的内容也不断变化。

同样需要小心嵌套的管道——那些出现在括号里面的命令。例如,下面的示例可能会难以理解。

Get-Service -computername (Get-Content c:/names.txt |  Where-Object -filter { $_ -notlike '*dc' }) |  Where-Object -filter { $_.Status -eq 'Running' }  

让我们慢慢梳理:

(1)我们看到命令是以Get-Service开始的,但它却不是第一个执行的命令。这是因为圆括号内的Get-Content先执行。

(2) Get-Content 通过管道输出包含简单的String对象到Where-Object。Where-Object和过滤器处在圆括号内,$_表示从Get-Content管道传输过来的String对象。只要字符串不是以“dc”结尾的,都会被保留并通过Where-Object输出。

(3)Where-Object的输出成为圆括号内的结果,因为Where-Object是圆括号内的最后一个Cmdlet命令。因此,所有不是以“dc”结尾的计算机名称会被发送到Get-Service的-computername参数中。

(4)现在执行Get-Service,并且产生的ServiceController对象将会传输到Where-Object。该实例Where-Object会一次放置一个服务到$_占位符,它会只保留那些属性为正在运行状态的服务。

有时候,我们觉得自己的眼睛会忽略所有的花括号、句号和圆括号,但是PowerShell就是这么工作的。而如果你能训练自己小心阅读命令,你将会理解命令做了些什么事情。

11.7 动手实验

注意:

对于本次动手实验来说,你需要运行PowerShell v3或更新版本PowerShell的计算机。

记住,不是只有Where-Object方式可以过滤,它甚至不应该是你第一个想到的命令。我们已经使得本章尽量保持简短,以便让你有更多的时间进行动手实验。所以,记住左过滤的原则,尝试完成下面的内容。

1.导入NetAdapter模块(存在于最新版本的客户端或服务器版本的Windows中)。使用Get-NetAdapter命令显示一个非虚拟网络适配器列表(换言之,适配器的Virtual属性为false,也就是PowerShell的专用常量$False)。

2.导入DnsClient模块(存在于最新版本的客户端或服务器版本的Windows中)。使用Get-DnsClientCache命令显示一个从缓存中记录的A和AAAA列表。提示:如果你的缓存是空的,尝试浏览一些Web页面来强制一些项存入缓存中。

3.显示一个关于安全方面的补丁列表。

4.使用Get-Service是否可以显示一个自动启动类型且当前没有在运行的服务列表?请仅仅回答是或者否。你不需要编写一个命令来完成该内容。

5.显示一个管理员安装过的补丁列表,并列出哪些是更新补丁。注意,有些补丁包没有“installed by”这个值,不过这没关系。

6.显示名称为“Conhost”或“Svchost”且状态为“运行”的进程列表。

11.8 进一步学习

熟能生巧,所以尝试对你学习过的命令的输出内容进行过滤,比如Get-Hotfix、Get-EventLog、Get-Process、Get-Service甚至是Get-Command。例如,可以尝试对Get-Command的输出过滤,只剩下部分Cmdlet命令。或者使用Test-Connection来ping服务器,并且只有在没有应答的情况下显示结果。我们不建议你在每个实例中都使用Where-Object,但是你应该在适当的时候进行练习。