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Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

Dieses Buch erscheint in Kooperation mit O’Reilly Media, Inc. unter dem Imprint »O’REILLY«. O’REILLY ist ein Markenzeichen und eine eingetragene Marke von O’Reilly Media, Inc. und wird mit Einwilligung des Eigentümers verwendet.

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Dieses Buch wurde auf PEFC-zertifiziertem Papier aus nachhaltiger Waldwirtschaft gedruckt. Der Umwelt zuliebe verzichten wir zusätzlich auf die Einschweißfolie.

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Alle Angaben und Programme in diesem Buch wurden mit größter Sorgfalt kontrolliert. Weder Autor noch Verlag können jedoch für Schäden haftbar gemacht werden, die in Zusammenhang mit der Verwendung dieses Buches stehen.

Inhalt

Vorwort

PowerShell begann vor 15 Jahren als Windows Powershell. Heute ist diese Shell plattformübergreifend auf Windows, Linux und macOS verfügbar und wird begeistert von einer immer größeren Anwendercommunity genutzt.

In diesem Buch werden Sie Schritt für Schritt erfahren, was PowerShell eigentlich ist und was diese Shell alles für Sie tun kann. Ob Sie Administrator »on-premise« sind und lokale Server betreuen, Ihr Unternehmen in der Cloud verwalten oder ob Sie heterogene Umgebungen »unter einen Hut« bringen wollen – PowerShell bietet die Werkzeuge dafür.

Aber auch zu Hause und in der Schule lässt es sich hervorragend einsetzen: PowerShell ist es nämlich egal, ob Sie damit eine Unternehmens-IT administrieren, Ihre Philips-Hue-Homeautomation verwalten oder Sonnenkollektoren steuern. Ob Sie den eigenen NAS-Server auf dem Dachboden sichern, automatisiert Dateien aus dem Internet laden oder vielleicht bloß Matherätsel knacken wollen.

Und genau deshalb ist PowerShell auch in Ausbildung und Schulen spannend: Kaum eine andere kostenlose Programmierumgebung und Shell unterstützt so viele Programmierkonzepte auf so vielen Plattformen – angefangen von Befehlsaufrufen über moderne Programmiertechniken wie den Einsatz von Funktionen und Objekten bis hin zu nativer Klassenunterstützung, Vererbung und universellem Netzwerk-Remoting. Kaum eine andere Umgebung bietet so unmittelbares Feedback wie PowerShell. Ideal also, um im Unterricht und in der Ausbildung anhand von nachvollziehbaren Praxisbeispielen die Funktionsweisen moderner IT auszuprobieren und zu vertiefen.

Dieses Buch bietet zahlreiche Praxisbeispiele aus den unterschiedlichsten Einsatzbereichen und demonstriert schrittweise die vielfältigen Möglichkeiten der PowerShell.

So schlüpfen Sie zu Anfang des Buches in die Rolle des einfachen PowerShell-Anwenders. Sie generieren mit Einzeilern Excel- und HTML-Reports und können mit wenigen Schritten Cloud-Systeme steuern oder Notenblätter aus dem Internet herunterladen und als PDF exportieren.

Von diesen ersten Fingerübungen inspiriert lernen Sie den Minimal-Wortschatz der PowerShell kennen und fügen mehrere Befehle zu eigenen größeren Automationslösungen zusammen.

Die Anwendungsbeispiele werden immer komplexer, und Sie lernen schrittweise alle weiteren wichtigen Konzepte der PowerShell kennen. Dazu gehören Remotezugriffe, direkte Betriebssystemaufrufe, das Erstellen grafischer Oberflächen sowie eigene PowerShell-Befehle und -Module.

Am Ende dieses Buches beherrschen Sie dann eine der modernsten Automationssprachen, die für Windows, Linux und macOS kostenfrei zur Verfügung stehen, und haben sich privat wie beruflich vom einfachen Anwender zum versierten IT-Automatisierer qualifiziert.

Damit Sie auf dieser Reise nicht allzuviel eintippen müssen, automatisiert PowerShell in diesem Buch auf Wunsch natürlich auch das Eintippen der Beispiele für Sie. Schon im ersten Kapitel lernen Sie den passenden Befehl kennen: durch Eingabe der jeweiligen Listingnummer fügt PowerShell den Quellcode aus dem Buch automatisch ein.

Wie Sie dieses Buch nutzen

Dieses Buch setzt keinerlei Grundkenntnisse voraus, wenn Sie von vorn zu lesen beginnen – und das ist auch empfehlenswert. Die Kapitel bauen aufeinander auf. Am Anfang jedes Kapitels finden Sie eine kurze Zusammenfassung, falls es einmal eilig ist.

Die PowerShell-Beispiele im Buch sind jeweils in einer anderen Schriftart formatiert. Damit Sie leichter erkennen, welche Eingaben von Ihnen erwartet werden, wird bei allen Eingaben die PowerShell-Eingabeaufforderung PS> (einschließlich der Leerstelle hinter dem >) vorangestellt. Diese Eingabeaufforderung kann bei Ihnen auch anders aussehen und sollte in den Beispielen natürlich nicht mit eingegeben werden.

Achtung

Bitte verwenden Sie die Begleitmaterialien immer im Kontext des entsprechenden Buchkapitels. Viele der Beispiele funktionieren nur, wenn Sie die entsprechenden Vorarbeiten im Kapitel beachtet haben, oder können auch unerwartete Resultate liefern, wenn man die Beispiele aus dem Zusammenhang des Kapitels reißt.

Noch mehr Unterstützung

Falls trotz aller Sorgfalt einmal Fragen offenbleiben oder Sie weitere Ideen und Themenwünsche haben, besuchen Sie einfach das interaktive Leserforum zu diesem Buch: https://github.com/TobiasPSP/OReilly/discussions

Damit bleibt mir an dieser Stelle nur noch, Ihnen viel Spaß zu wünschen bei der Lektüre dieses Buchs und bei der Arbeit mit der faszinierenden PowerShell! Ich würde mich freuen, von Ihnen im Diskussionsforum zu hören.

Kapitel 1

PowerShell: Erste Schritte

PowerShell ist eine verblüffend flexible und machtvolle plattformunabhängige Automationssprache, die mit geringem Aufwand ein enormes Spektrum von Aufgaben automatisieren kann.

Dazu zählen typische IT-Administrationsaufgaben ebenso wie völlig andere Einsatzbereiche aus Mathematik, Forschung und Lehre, in der Büroautomation und nicht zuletzt in Hobby und Tüftelei: Schon im nächsten Kapitel werden wir uns kurz der Musikkomposition und Steuerung von MIDI-Musikinstrumenten widmen, und in Kapitel 13 erfahren Sie zum Beispiel, wie PowerShell sogar Lampen und Steckdosen in Ihrem Zuhause fernsteuert. Die Grundlagen und Strategien sind dabei indes immer dieselben.

Bei all diesen Beispielen geht es also ausschließlich um zweierlei: kurzweilig und verständlich möglichst viele Einsatzszenarien der PowerShell vorzustellen, um Ideen zu wecken und eine breite Leserschicht anzusprechen, und die stets gleichen allgemeinen Mechanismen zu verstehen, die dabei zum Einsatz kommen.

Denn mit dem Wissen, das Sie beispielsweise in der Musikkomposition oder auch bei der Fernsteuerung von Elektrogeräten benötigen, können Sie natürlich auch Server aufsetzen oder Drittanbietersoftware für Backup-Lösungen steuern – und umgekehrt. Hier wird deutlich, dass PowerShell ebenfalls eine ideale Plattform für Ausbildung und Schule ist, denn alle modernen IT-Grundlagen lassen sich damit anschaulich und unterhaltsam vermitteln.

Zunächst aber muss PowerShell vollständig eingerichtet werden, und genau darum geht es in diesem ersten Kapitel. Dabei werden auch einige wichtige Sicherheitseinstellungen besprochen, und der Unterschied zwischen PowerShell und Windows PowerShell wird Ihnen schnell klar werden.

Danach folgt ein kleiner Exkurs zu den wichtigsten kostenlosen PowerShell-Tools, mit denen Sie Ihren Computer in eine moderne PowerShell-Entwicklungsumgebung verwandeln.

Zum Abschluss des Kapitels erfahren Sie, wie die vielen Hundert Skriptbeispiele in diesem Buch ohne Tipparbeit direkt von PowerShell aus dem Internet heruntergeladen und ausgeführt werden und wie offengebliebene Fragen unmittelbar an den Autor gerichtet werden können.

PowerShell installieren

PowerShell ist plattformunabhängig und kann auf verschiedenen Betriebssystemen ausgeführt werden, zum Beispiel Windows, Linux oder macOS.

Historisch ist PowerShell allerdings als Teil des Windows-Betriebssystems entstanden und dort als sogenannte Windows PowerShell immer automatisch enthalten. Seit 2016 ist diese Fassung in Version 5.1 fertiggestellt, wird auf diesem Stand gehalten und weiter von Microsoft gewartet.

Alle Entwicklungsarbeit geht seit 2016 in die neue, plattformunabhängige PowerShell, bei Drucklegung dieses Buchs in Version 7.2, die bei allen Betriebssystemen zuerst nachinstalliert werden muss. Wie das geschieht, erfahren Sie jetzt, und zwar in separaten Abschnitten für die jeweiligen Betriebssysteme.

Windows-Betriebssystem

In allen Windows-Betriebssystemen ab Server 2008 und Windows 7 ist die PowerShell bereits fester Bestandteil – genauer gesagt die Windows PowerShell. Hier könnten Sie also sofort loslegen, sollten aber wenigstens prüfen, ob Ihre Windows PowerShell auf dem aktuellen Stand ist (dazu gleich mehr).

Noch empfehlenswerter ist es, zusätzlich zur integrierten Windows PowerShell auch die neue PowerShell hinzuzuinstallieren. Beide laufen friedlich parallel nebeneinander, und so können Sie sich ein eigenes Bild von den Unterschieden machen.

Immer vorhanden: Windows PowerShell

Sie starten die Windows PowerShell mit dem Befehl powershell.exe (oder kurz powershell) – wie jedes andere Programm auch. Drücken Sie zum Beispiel + , um das Dialogfeld Ausführen zu öffnen (siehe Abbildung 1.1), und geben den Befehl powershell ein. Dann klicken Sie auf OK.

In der Taskleiste erscheint ein blaues Symbol, das Sie per Rechtsklick und An Taskleiste anheften am besten dauerhaft dort anpinnen. Ein Rechtsklick auf das Symbol öffnet die sogenannte Sprungliste, sozusagen das Cockpit der Windows PowerShell (siehe Abbildung 1.2).

Abbildung 1.1: Windows PowerShell starten

Von hier aus können Sie die PowerShell zum Beispiel mit vollen Administratorrechten starten, und auch der in Windows PowerShell integrierte Editor ISE (Integrated Script Environment) steht hier bereit.

Abbildung 1.2: Sprungliste der Windows PowerShell

Die Windows PowerShell selbst erscheint als blaue oder schwarze Konsole, in die Sie Befehle eingeben können (siehe Abbildung 1.3). Auch wenn es Ihnen bereits in den Fingern juckt: Verschieben Sie Ihre Experimente bitte noch einen Moment – was Sie alles mit PowerShell tun können, veranschaulicht der Rundkurs im nächsten Kapitel.

Lassen Sie uns zunächst alles einsatzbereit machen.

Abbildung 1.3: Die in Windows integrierte Windows PowerShell

Ist Ihre Windows PowerShell noch aktuell?

Falls Sie Windows 10 oder Server 2016 (und besser) verwenden, ist alles gut: Diese Betriebssysteme enthalten Windows PowerShell in Version 5.1, der letzten und ausgereiften Version. Diese Version wird über die gesamte Laufzeit von Windows 10 weitergepflegt und automatisch aktualisiert.

Wer ein älteres Windows-Betriebssystem nutzt, muss Windows PowerShell manuell aktualisieren. Das ist sinnvoll, weil die Codebeispiele dieses Buchs die aktuelle Windows Power-Shell 5.1 voraussetzen. Es ist aber vor allem wichtig, weil Updates stets auch Programmfehler und Sicherheitslücken berichtigen. Schauen Sie also in Ihrer Windows PowerShell kurz nach, welche Version Sie verwenden (siehe Abbildung 1.4). Geben Sie ein:

PS> $PSVersionTable.PSVersion

Zurückgeliefert wird die Version der PowerShell. Bei Versionen kleiner als 5.1 (Major: 5, Minor: 1) ist es Zeit für ein Update.

Abbildung 1.4: Version der PowerShell bestimmen

Weil Windows PowerShell ein fester Teil von Windows ist, kann man sie nur über spezielle Update-Pakete aktualisieren. Diese stehen kostenlos bei Microsoft als sogenannte msu-Pakete zum Download bereit. Bei Drucklegung dieses Buchs fand man das sogenannte Windows Management Framework 5.1 hier: https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=54616 (siehe Abbildung 1.5).

Tipp

Links ändern sich, und sollte der genannte Link nicht mehr funktionieren, googeln Sie nach »Windows Management Framework 5.1 Download«.

Bitte beachten Sie auf der Downloadseite die Installationshinweise am Ende der Seite, insbesondere wenn Sie noch das alte Windows 7 verwenden. Windows PowerShell erfordert übrigens das .NET Framework 4.5 oder besser, das bei sehr alten Windows-Systemen gegebenenfalls vor dem Update nachinstalliert werden muss.

Bei Clients ist ein Update der Windows PowerShell schnell erledigt. Bei Servern sollten Sie sich dagegen vor dem Update unbedingt genauer informieren: Serversoftware wie Microsoft Exchange kann auf eine ganz bestimmte Windows PowerShell-Version festgelegt sein. Entweder aktualisieren Sie in so einem Fall Windows PowerShell gemeinsam mit den übrigen Serverkomponenten, die davon abhängen, oder Sie installieren, wenn Ihnen das zu heikel oder zu aufwendig ist, parallel zu Windows PowerShell kurzerhand die neue moderne PowerShell und arbeiten künftig einfach mit dieser, während Sie Windows PowerShell unverändert lassen.

Abbildung 1.5: Windows PowerShell ist Teil des Windows Management Framework.

PowerShell 7: die »neue« PowerShell

Weil Windows PowerShell in das Windows-Betriebssystem fest integriert ist, kann sie – wie Sie gerade erlebt haben – nur relativ umständlich aktualisiert werden. Erst recht steht sie nicht auf anderen Betriebssystemen zur Verfügung. Deshalb hat das Microsoft-Entwicklungsteam um Steve Lee im Jahr 2016 die Entwicklung der Windows PowerShell abgeschlossen.

Alle folgenden Versionen der PowerShell wurden fundamental anders entwickelt: Sie sind nicht mehr Bestandteil von Windows, sondern eigenständige portable Anwendungen, die fortan auf dem neuen plattformunabhängigen .NET Framework Core basieren. So kann Power-Shell nun auch auf Linux, macOS und anderen Betriebssystemen eingesetzt werden.

Die neue PowerShell heißt auch nicht länger Windows PowerShell, sondern nur noch Power-Shell, die Anwendung pwsh.exe anstelle von powershell.exe.

Darüber hinaus ist PowerShell quellcodeoffen (Open Source) und portabel. Sie kann also beliebig oft und in beliebigen Versionen parallel existieren, und wenn Sie möchten, könnten Sie sie sogar wie ein persönliches Werkzeug auf einem USB-Stick bei sich tragen und vom Stick aus starten.

So ist die neue PowerShell sogar für Windows-Anwender interessant. Installieren Sie sie parallel zur vorhandenen Windows PowerShell, können Sie wahlweise Windows PowerShell über den Befehl powershell starten oder eben PowerShell über den Befehl pwsh.

Profitipp

Das wirft in Unternehmen häufig die Frage auf, ob (und, wenn ja, wie) man unternehmensweit von Windows PowerShell auf PowerShell umsteigen sollte. Schließlich ist die Windows PowerShell ja inzwischen »veraltet« und wird nicht länger weiterentwickelt. Stimmt das?

Nein. Windows PowerShell ist keineswegs abgekündigt und wird bis ans Ende der Laufzeit von Windows 10 weiter voll von Microsoft unterstützt. Auch etwaige Sicherheitslücken, sollten sie denn auftreten, werden weiterhin behoben, und Windows PowerShell ab Version 5.1 wird über das automatische Windows Update automatisch gepflegt.

Deshalb spricht nichts dagegen, Windows PowerShell auch weiterhin einzusetzen. Windows PowerShell hat gegenüber PowerShell sogar zwei unternehmenskritische Vorteile:

Automatische Verfügbarkeit: Weil Windows PowerShell fester Bestandteil von Windows ist, steht sie immer automatisch zur Verfügung und wird ebenso automatisch aktualisiert. Wollen Sie stattdessen die neuere PowerShell einsetzen, müssten Sie sich eine eigene Deployment-Strategie überlegen, also PowerShell in eigener Verantwortung auf alle Computer im Unternehmen verteilen und natürlich auch zeitnah aktuell halten.
Vollständiges .NET Framework: Windows PowerShell basiert auf dem klassischen vollständigen .NET Framework 4.5. Dies ist eine Softwarebibliothek, aus der sich die meisten Windows-Anwendungen bedienen. Die plattformübergreifende PowerShell dagegen basiert auf dem abgespeckten .NET Framework Core, derzeit in Version 3.1. Obwohl dieses Framework rund 99 % der notwendigen Funktionen enthält, besteht doch die Möglichkeit, dass bestimmte Erweiterungen oder ältere Skripte darauf nicht lauffähig sind.

Wenn Sie also nicht unbedingt auf bestimmte neue Funktionalitäten in PowerShell angewiesen sind, spricht überhaupt nichts dagegen, im Unternehmen auch weiterhin flächendeckend Windows Power-Shell einzusetzen. Spezialisten und PowerShell-Entwickler können davon unbenommen auf ihren eigenen Entwicklungssystemen und in eigener Regie natürlich dennoch bereits die neue PowerShell einsetzen, wenn sie ihnen Vorteile bietet.

Einfache Installation über den Microsoft Store

Am einfachsten funktioniert die Installation der PowerShell über den Microsoft Store. Öffnen Sie ihn, indem Sie im Windows-Startmenü nach »Store« suchen.

Achtung

In vielen Unternehmensumfeldern ist der Zugang zum Microsoft Store abgeschaltet. Hier installieren Sie die neue PowerShell manuell (siehe unten). Besondere Administratorrechte sind für die Installation nicht notwendig.

Natürlich kann auch die Windows PowerShell den Store für Sie öffnen (denn PowerShell kann alles, was auch per Maus zu bewerkstelligen ist – sofern Sie die passenden Befehle kennen):

Start-Process shell:appsFolder\Microsoft.WindowsStore_8wekyb3d8bbwe!App

Listing 1.1: Microsoft Store mit PowerShell öffnen

Wichtig

Wenn Sie die Codebeispiele aus dem Buch nicht von Hand eingeben wollen, rüsten Sie den Befehl L mit dieser Zeile nach:

PS> Invoke-RestMethod -Uri https://tinyurl.com/codeAusBuch -UseBasicParsing | New-Item -Path

function: -Name L -Force | Out-Null

Geben Sie hinter dem Befehl die Listing-Nummer an, beispielsweise:

PS> L 1.1

Listing 1.1 liegt in der Zwischenablage. Fügen Sie es mit STRG+V in Konsole oder Editor ein.

Mehr zum Befehl L, welche sonstigen Tricks er auf Lager hat und wie Sie den Befehl dauerhaft verfügbar machen, erfahren Sie ab Seite 63.

Klicken Sie im Microsoft-Store-Fenster auf Suchen und geben Sie als Suchwort »PowerShell« ein. Klicken Sie auf PowerShell Preview und dann auf Installieren (siehe Abbildung 1.6).

Abbildung 1.6: PowerShell 7 als Preview über den Microsoft Store installieren

Hinweis

Die Preview-Fassung der PowerShell enthält jeweils die allerneuesten Funktionen und eignet sich besonders gut zum Experimentieren und Kennenlernen. Darüber hinaus steht im Store neuerdings auch die Produktionsversion ohne den Zusatz »Preview« zur Verfügung.

Falls der Store Sie übrigens um Anmeldedaten bittet oder dazu drängen will, ein Benutzerkonto anzulegen, lehnen Sie dankend ab. Eine Anmeldung ist zum Herunterladen und Installieren nicht nötig.

Nach der Installation wird die neue PowerShell über den Befehl pwsh gestartet. Drücken Sie also zum Beispiel + und geben Sie den Befehl pwsh ins Dialogfeld Ausführen ein. Dann klicken Sie auf OK.

Die neue PowerShell öffnet ein Konsolenfenster mit schwarzem Hintergrund (bei Windows PowerShell ist der Hintergrund blau). Auch das Symbol der neuen PowerShell ist schwarz und nicht blau. In der Titelleiste des Konsolenfensters lesen Sie außerdem den Pfad, unter dem die neue PowerShell installiert wurde.

Klicken Sie das Symbol der neuen PowerShell in der Taskleiste mit der rechten Maustaste an und wählen Sie An Taskleiste anheften. So bleibt es dauerhaft sichtbar, und Sie können künftig bequem per Mausklick die passende PowerShell öffnen (siehe Abbildung 1.7).

Abbildung 1.7: Windows PowerShell und PowerShell lassen sich in Windows parallel betreiben.

Tipp

Die angehefteten Symbole der Taskleiste befinden sich übrigens in einem separaten versteckten Ordner, den Sie über den folgenden Befehl öffnen können:

PS> explorer "$env:appdata\Microsoft\Internet Explorer\Quick Launch\User Pinned\TaskBar"

Wenn Sie die Version der neuen PowerShell durch Eingabe von $PSVersion überprüfen, offenbaren sich erste Unterschiede (siehe Abbildung 1.8):

Abbildung 1.8: Eine als »App« über den Microsoft Store installierte PowerShell 7.1

PSVersion meldet die neue Version, und PSEdition zeigt Core. Bei Windows PowerShell steht hier Desktop.

PowerShell 7 undWindows PowerShell

Inhalt

Vorwort

Wie Sie dieses Buch nutzen

Achtung

Noch mehr Unterstützung

Kapitel 1

PowerShell: Erste Schritte

Achtung

Hinweis

PowerShell installieren

Windows-Betriebssystem

Immer vorhanden: Windows PowerShell

Ist Ihre Windows PowerShell noch aktuell?

Tipp

PowerShell 7: die »neue« PowerShell

Profitipp

Einfache Installation über den Microsoft Store

Achtung

Listing 1.1: Microsoft Store mit PowerShell öffnen

Wichtig

Hinweis

Tipp

PowerShell 7 und
Windows PowerShell