Windows PowerShell重新探討管線
Don Jones
雖然 Windows PowerShell 是以歷史悠久的命令列介面概念為基礎，且主要使用於 UNIX 和 Linux 作業系統，但已經有太多人稱讚它的與眾不同、創新和趣味。不過 Windows PowerShell 與其前身所共通使用的名詞，卻讓人很容易就
忽略了 Windows PowerShell™ 真正的彈性與獨特性，以及它在 Windows® 環境中顯著的合適性。
Windows PowerShell 最廣為討論的一項功能，就是管線。但不幸的是，這也是經常令人誤解的一項功能。這是因為管線是源自 1970 年代早期所訂定的名詞，當時所代表的是截然不同且遜色許多的功能。
管線的由來
史上第一個 UNIX 殼層為 Thompson 殼層，只具有基本功能，而且功能僅限於最基本的指令碼語言元件，沒有變數。殼層刻意設計的十分樸素，因為其真正的目的只是要執行程式。但是其中仍提出了一項重要概念，並且改善了當時其他的殼層設計：那就是「管線」。藉由使用 < 和 > 符號，可指示殼層將輸入與輸出重新導向其他命令。例如，使用者能夠重新將命令輸出導向某個檔案。
此語法後來又繼續發展，因此一個命令的輸出可以透過管線傳遞給另一命令當做輸入，允許大量命令鏈結在一起，以完成更多複雜的工作。到了殼層的第 4 版，便採納直線字元 "|" 用於管線語法，也因此稱之為管線字元。就算是最早的 MS-DOS® 版本，只要透過這些字元實作基本管線傳遞，就能讓使用者將 Type 命令的輸出結果，傳遞給 More 命令當做輸入，因此為較長的文字檔案建立出一次顯示一頁的功能。
雖然在 1975 年推出 UNIX 第六版的時候，大多數的人都認為 Thompson 殼層不敷使用，但管線的概念卻深植入殼層開發人員與使用者心中，同時也繼續發展為現今所使用的多項技術。
以管線傳遞文字
所有殼層幾乎都有一項限制，就是以文字為基礎的本性。在 UNIX 作業系統中，這點其實不算是限制條件，而是反應出 OS 本身的運作方式。幾近所有 UNIX 中的資源都可以透過某種檔案方式呈現，也就是說，從某命令透過管線傳遞文字到另一個命令的能力，可提供極大的功能與彈性。
然而文字本身就管理資訊方面而言，絕對有其限制。例如，如果我在 Windows 電腦上顯示一張服務清單給您看，您應該都能理解其中的內容。我可能會把服務名稱放在第一欄，再把啟動模式放在第二欄。您強大的人腦可以明快、即時的將顯示的文字，剖析或解譯為可處理且有意義的資訊。然而電腦就沒那麼聰明了：如果要電腦針對該清單做出有意義的事，您必須先告訴電腦第一欄包括字元 1 到 20，而字元 22 到 40 則為第二欄，以此類推。
多年來，這種類型的文字檔案剖析，是管理員用來將多個命令鏈結在一起的唯一方法。事實上，諸如 VBScript 和 Perl 等指令碼語言的優點在於字串管理，因為他們必須能夠接受某程式或命令的文字輸出結果，並且將該輸出剖析為某種有用的資料，以便用於某些後續工作。例如，我曾寫過的 VBScript 可接受 Dir 命令的文字輸出，剖析檔案名稱和日期的輸出，接著將老舊未使用的檔案移至壓縮保存檔位置。字串剖析極難處理，因為例外 (輸入資料中的變化) 幾乎每次都會出現，需要您修改指令碼中的邏輯，以因應所有可能的變化。
字串剖析在 Windows 環境下若要當做管理指令碼或自動化使用，就比較沒有辦法發揮。這是由於 Windows 中的資訊，大多並非以便於存取的文字格式儲存。相反的，它採用以資料為中心的儲存方式，例如 Active Directory®、Windows 登錄以及憑證存放區，讓指令碼編寫者必須先使用某種工具來產生文字格式的輸出，再以指令碼剖析該文字，進而運用這些文字。
簡便的物件
Windows 軟體開發人員的日子總是比較好過。一開始，Microsoft 開發 COM 是為了以簡單好用的方式，呈現出 Windows 複雜的內部作業。現在，Microsoft® .NET Framework 仍繼續相同的工作，以標準化的方式呈現出軟體的內部作業。
一般來說，COM 和 .NET 皆以物件來顯示項目 (軟體開發人員可能會避免這樣的簡化方式，但對於本文的討論內容而言，簡單的名詞已經足夠)。這些物件全部都有不同類型的成員。為了達到目的，我們最感與趣的是物件的屬性和方法。屬性主要以某種方式描述物件，或者可修改物件本身或其行為。例如，服務物件的某個屬性可能包含服務名稱，而另一個屬性則包括服務的啟動模式。方法會致使物件採取行動。服務物件可能有名為 Stop、Start、Pause 和 Resume 等方法，用來代表您可以針對服務採取的各種行動。
從程式設計 (或指令碼) 的觀點而言，物件的成員會使用半形句點的標記格式指出。物件通常會指派給變數，以便您實際操作物件。舉例來說，如果我將服務指派給變數 $service，就可以使用語法 $service.Stop 來停止該服務。或者我可以藉由顯示 $service.Name 來擷取服務的顯示名稱。
管線中的物件
由於 Windows 是大型而複雜的作業系統，也因為它並未將管理資料以文字方式儲存，因此較舊的殼層技巧並非真正合用。例如，假設我有一個名為 SvcList.exe 的命令列工具，可產生格式化的服務與啟動模式清單。在 Windows 命令列殼層中 (該殼層穩固紮根於悠久的 MS-DOS 殼層中)，我或許會執行如下指令：
SvcList.exe | MyScript.vbs
此陳述式會擷取一份服務清單，並透過管線導向 VBScript 檔案。我必須撰寫 VBScript 檔案以剖析格式化清單，並且依我的需要執行任何動作，例如使用 Disabled 啟動模式來輸出任何服務。這項工作必須耗費不少時間。最終的問題在於 SvcList.exe 的輸出具有唯一性，並非通用格式，所以其他命令不易使用其輸出的內容。
然而，物件卻可提供通用格式，這也就是為什麼 Windows PowerShell 管線能夠處理所有物件，而不僅只於文字而已。在您執行如 Get-WMIObject 的 cmdlet 時，也就是在產生物件的群組 (就程式設計的專有名詞而言，即物件的集合)。每個物件都有完整的屬性和方法可供您操作。如果我將物件以管線傳遞至 Where-Object cmdlet，我就可以將其過濾，僅顯示出我想要的物件。Where-Object 不需要剖析任何文字，因為它不接收任何文字，只接收物件。例如：
Get-WMIObject Win32_Service | Where-Object {$_.StartMode -eq “Disabled” }
或者，如果您偏好較短的語法，可使用別名：
gwmi Win32_Service | where {$_.StartMode -eq “Disabled” }
有趣的是 Windows PowerShell 會永遠透過管線傳遞物件。殼層要到達管線末端為止 (也就是沒地方可繼續傳遞物件為止)，才會使用其內建格式化規則來產生物件的文字代表。就以下面的情況舉例來說：
Gwmi Win32_Service | where {$_.StartName –eq “LocalSystem” } | select Name,StartMode
這三個 cmdlets 會從我的本機電腦擷取所有服務，過濾掉所有未使用 LocalSystem 帳戶登入的項目，接著將剩下的服務傳遞到 Select-Object cmdlet，最後僅輸出兩個我要求選取的屬性：Name 和 StartMode。輸出結果是以 LocalSystem 登入的簡單服務清單 (可用於安全性稽核目的)。
由於所有 cmdlet 皆採用共同的資料格式：物件，因此可以彼此共享資料，而無需任何複雜的字串剖析。此外，由於 Windows PowerShell 原生即可建立物件的文字代表，因此這個管線的末端一定是人類可以閱讀的文字輸出。[圖 1] 顯示已產生的輸出範例。
圖 1** 透過管線傳遞物件的一組 cmdlet 所產生的文字輸出。 **
奇妙的管線
Windows PowerShell 中的管線傳遞功能之所以如此奇妙，是因為 Windows PowerShell 內的一切都是物件，且有完整的屬性與方法可搭配使用。技術上而言，文字檔也只是一組字串物件，而檔案中的每一行都是具有唯一性，同時也是獨立的字串物件。例如，(使用 Notepad) 建立名為 C:\Computers.txt 的文字檔。在檔案中填入文字，接著在 Windows PowerShell 中執行以下動作：
Get-Content C:\Computers.txt | Select-Object Length | Format-List
或者，如果你不想打那麼多字，一樣可使用別名：
gc C:\Computers.txt | select Length | fl
此程式碼提供的清單，會指出文字檔案中每一行的字元數長度。Get-Content 會從檔案擷取字串物件，Select-Object 會找出每個物件的 Length 屬性，接著再由 Format-List 為您建立整齊、可讀的文字輸出。這或許不是很實用的系統管理工具，但足以顯示即使是一行文字這樣簡單的內容，也可以成為 Windows PowerShell 的物件。
能夠從 cmdlet 經由管線傳遞物件到另一個 cmdlet (甚至從 cmdlet 傳遞到指令碼)，就可以開始建立功能強大的「單行指令碼」囉。這些簡單的 cmdlets 字串經過一系列的管線之後，即可進一步調整物件組合，以完全符合您的需求。在幾乎沒有任何指令碼或程式設計的情況下，Windows PowerShell cmdlets (在適當的管線中繫結在一起) 即可達到絕佳的成果。
支援未來的新產品
未來的 Microsoft Server 產品同樣會建立在 Windows PowerShell 基礎上，這樣的事實更能拓展這項特性。例如，在實作新的 Exchange Server 2007 電腦時，您可以使用 Windows PowerShell 來擷取所有郵件信箱，篩選過濾掉辦公室以外的並找出新郵件伺服器，接著將這些郵件信箱移動至新伺服器；上述功能只需要一行文字就能辦到，完全無須指令碼。Exchange Server 2007 工作小組發行了功能強大的單行指令碼。這些單行指令碼真正展現出管線的強大功能，及其能夠完成的系統管理工作。
若要充分運用 Windows PowerShell 的技巧，就必須了解它雖然建立在原則與觀念由來已久的 UNIX 世界，但這項新工具卻非常適用於 Windows 系統管理。不要被通用的詞彙騙了，還誤以為 Windows PowerShell 只是 Windows 在冒用 UNIX 殼層。Windows PowerShell 包含全新的概念，不但可以善加利用 Windows 平台，還能夠與各項 Windows 技巧緊密結合。
Don Jones 是 Windows PowerShell MVP，也是 Windows PowerShell 101 (ScriptingTraining.com) 的作者。他的電子郵件為 www.ScriptingAnswers.com。
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