PowerShell

Jede veröffentlichte Version von MS-DOS und Windows enthielt eine Kommandozeile oder Eingabeaufforderung (siehe auch Kommandozeileninterpreter). Diese sind COMMAND.COM (in DOS bzw. DOS-basierten Betriebssystemen wie Windows 9x) und cmd.exe (in Betriebssystemen der Windows-NT-Familie). Die Eingabeaufforderung bietet einige Standardbefehle und ermöglicht das Ausführen weiterer Konsolenanwendungen. Darüber hinaus gibt es eine Skriptsprache, um Aufgaben zu automatisieren (siehe Stapelverarbeitungsdatei). Da jedoch nicht alle Funktionalitäten der Grafischen Benutzeroberfläche über die Eingabeaufforderung erreichbar sind, können nicht alle Aufgaben automatisiert werden und auch die Skriptsprache ist aufgrund ihrer Einfachheit in der Funktionalität beschränkt. Mit Windows Server 2003 waren die meisten Funktionen auch per Eingabeaufforderung verfügbar, dennoch bleiben die Limitierung der Skriptsprache sowie Inkonsistenzen in der Bedienung unterschiedlicher Konsolenanwendungen.

Microsoft versuchte bereits 1998 einige dieser Limitierungen mit der Einführung von Windows Script Host (cscript.exe) und dessen Unterstützung von JScript und VBScript in Windows 98 zu überwinden. Mit Windows Script Host ist es möglich, alle COM-Komponenten anzusprechen, was die Automatisierung von weiten Teilen des Betriebssystems ermöglicht. Darüber hinaus gibt es in unterschiedlichen Windows-Versionen weitere Kommandozeileninterpreter für spezielle Einsatzgebiete (z. B. netsh zur Netzwerkkonfiguration oder das Windows Management Instrumentation Command-line (WMIC)).

Jeffrey Snover – ein Verfechter von Kommandozeilen, der 1999 bei Microsoft anfing – unterstützte zunächst Microsoft Windows Services for UNIX (SFU), um Unix-Tools unter Windows nutzen zu können. Da Windows aber nicht wie Unix textorientiert, sondern API-orientiert arbeitet, konnte es letztlich nicht umfassend verwaltet werden (z. B. Setzen von Registry-Werten). Snover entwickelte außerdem die Windows Management Instrumentation Command-line (WMIC).[9] 2002 beschrieb er einen neuen Ansatz für die Automatisierung in Windows als Monad Manifest. Darin beschreibt Snover Monad als mächtige, konsistente, erweiterbare und nützliche „Plattform der nächsten Generation“ auf Basis von .NET, mit der der Aufwand für Administratoren reduziert und das Leben von Nicht-Programmierern deutlich vereinfacht werden könne.[10] Dies sollte unter anderem durch folgende Punkte erreicht werden:

• Administratoren können Befehle schneller und einfacher programmieren, da Monad viele Standardaufgaben von Befehlen übernimmt und durch einen einheitlichen Parser Konsistenz bietet.
• Anstatt Text (unstrukturierte Daten) werden Objekte (strukturierte Daten) an die Pipe übergeben, was die Weiterverarbeitung vereinfacht.
• Ausführung von Skripts auf einer Vielzahl von entfernten Computern

Die Idee von Monad wurde weiterentwickelt. 2003 bei der Professional Development Conference in Los Angeles wurde erstmals die Monad Shell (MSH) gezeigt. 2005 wurden Beta-Versionen veröffentlicht.

2006 verkündete Microsoft, dass Monad in PowerShell umbenannt werde. Gleichzeitig wurde verkündet, dass Exchange Server 2007 per PowerShell administriert werde und auch die GUI auf PowerShell aufsetze.[11] Noch im gleichen Jahr wurde PowerShell 1.0 veröffentlicht und zum Download angeboten.[12]

Durch die Unterstützung der Exchange- und Datacenter-Verantwortlichen bei Microsoft konnte die PowerShell im Konzern etabliert werden.[13] 2007 wurde PowerShell Teil von Microsofts Common Engineering Criteria für 2009, einer Liste von Kriterien, der jedes Microsoft Server-Produkt entsprechen soll. Das bedeutete effektiv, dass ab 2009 jedes Server-Produkt von Microsoft PowerShell unterstützen sollte.[14] Dies war der endgültige Durchbruch für PowerShell als zentrale Verwaltungs- und Automatisierungseinheit in Windows.

2008 wurde Windows Server 2008 das erste Betriebssystem, das mit PowerShell ausgeliefert wird – jedoch noch als optionale Komponente.

2009 wurde PowerShell 2.0 als fester Bestandteil von Windows 7 und Windows Server 2008 R2 veröffentlicht.[15] Anfang 2010 stand PowerShell 2.0 auch für ältere Betriebssysteme als optionales Update per Windows Update bereit.[16]

2016 verkündete Microsoft, dass PowerShell unter der MIT-Lizenz Open Source und plattformübergreifend entwickelt wird.[17] Gleichzeitig wurde ein GitHub Repository erstellt und die Alpha-Version von PowerShell Version 6.0 für Windows, Linux und macOS veröffentlicht. Der Hersteller begründete diesen Schritt in seiner Cloud-Strategie. In Microsoft Azure werden nicht nur Windows-, sondern auch eine Vielzahl von Linux-Systemen bereitgestellt. Microsoft bietet PowerShell als universelles Werkzeug für alle Administratoren an, ganz gleich welches Betriebssystem oder welche Anwendung administriert werden soll.

Die PowerShell Engine (auch Shell, PowerShell Class oder PowerShell Runtime) ist der Kommandozeileninterpreter, der die Eingaben verarbeitet und damit das Herz der PowerShell. Die Engine ist eine Sammlung von .NET-Klassen, die in einer DLL (System.Management.Automation.dll) gespeichert sind.

Der PowerShell Host ist die Benutzerschnittstelle zur PowerShell Engine. In Windows steht standardmäßig die Windows PowerShell (auch Konsole) (powershell.exe, bereitgestellt durch conhost.exe) und Windows PowerShell ISE (Integrated Scripting Environment, kurz ISE) (powershell_ise.exe) zur Verfügung. Die ISE ist ein modernes Eingabefenster mit unter anderem integriertem Skripteditor, Debugger und IntelliSense. Beide Hosts erlauben es auch, herkömmliche Kommandozeilenanwendungen auszuführen, wie beispielsweise ipconfig.exe. Jedoch erlaubt die ISE keine Interaktion, wie zum Beispiel bei nslookup.exe. Die ISE kann durch Add-ons erweitert werden; eine bekannte Erweiterung ist ISESteroids. Auch Verwaltungskonsolen, wie etwa die Exchange Management Console (EMC) seit Exchange Server 2007, sind ein Host. Darüber hinaus gibt es auf dem Markt weitere Hosts, wie PowerShell Plus von Idera. Zwar nutzen alle Hosts dieselbe Engine, doch da die Implementierung unterschiedlich sein kann, ist es auch möglich, dass sich die Hosts untereinander unterschiedlich verhalten.

Die PowerShell Scripting Language (PSL) ist die Sprache um Skripte für die PowerShell Engine zu entwickeln. Ab Version 2.0 kann die Skriptsprache auch verwendet werden, um eigene Cmdlets zu erstellen.

Die PowerShell-Sprache basiert auf dem IEEE 1003.2 POSIX Shell Standard und die Syntax ist an der Programmiersprache C# angelehnt.[19] Mit Version 5 wurde die Skriptsprache um Klassen erweitert.[20]

Anders als bei bisher existierenden objektorientierten Skript-Interpretern (BeanShell, Smalltalk, Python Shell) ist die Syntax der PowerShell-Skriptsprache, welche sich unter anderem Anleihen bei Perl, Unix-Shells, SQL und C nimmt, darauf ausgelegt, auch für den täglichen interaktiven Gebrauch als Shell für administrative Aufgaben wie etwa Dateiverwaltung geeignet zu sein.

Cmdlets (gesprochen Commandlets) werden die Befehle in einer PowerShell-Umgebung genannt. Der Begriff soll verdeutlichen, dass es sich um sehr kleine, spezielle Befehle handelt, etwa wie in Befehlchen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Befehlen sind Cmdlets keine Standalone-Anwendungen, das heißt, sie können nicht ohne die PowerShell ausgeführt werden. Cmdlets können .NET-Klassen oder PowerShell-Skripte sein und mit wenigen Zeilen Programmcode geschrieben werden. Cmdlets parsen Eingaben in der Regel nicht selber, stellen Fehler nicht selbst dar und geben Ergebnisse unformatiert als Objekt wieder.[21] Die PowerShell-Engine bzw. Standard-Cmdlets nehmen Cmdlet-Entwicklern Arbeit von Standardaufgaben ab und vereinfachen und beschleunigen die Entwicklung. Gleichzeitig wird die Nutzbarkeit und Lesbarkeit von Skripten und Befehlen durch sehr strikte und ausführliche Namenskonventionen gewährleistet.

Die Anzahl der vorinstallierten Cmdlets steigt mit jeder Version. Sie liegt in der Version 5.1 der Legacy-PowerShell bei 489 Cmdlets und 766 mitgelieferten Funktionen und in der Core-Version 6.1 bei 287 Cmdlets und 145 mitgelieferten Funktionen im Kernpaket und 1900 Cmdlets mit zusätzlichen Modulen.[22][23]

Cmdlets folgen dem Namensschema Verb-Substantiv, also beispielsweise Get-Help oder Set-Location. Cmdlets sind durch das vorangestellte Verb aufgabenorientiert, sollen genau eine spezifische Aufgabe erfüllen und nur einen Objekttyp ausgeben, wie zum Beispiel Get-Process, das alle laufenden Prozesse auflistet und als Objekt vom Typ System.Diagnostics.Process ausgibt. Das Beenden von Prozessen ist eine eigene Aufgabe und ist daher ein eigenes Cmdlet (Stop-Process). Das Auflisten von Diensten gibt andere Eigenschaften als bei Prozessen aus und hat daher ein anderes Substantiv (Get-Service). Die resultierenden Objekte können über die Pipe (|) von anderen Cmdlets weiterverarbeitet werden. So ist es möglich, übergebene Objekte zu filtern (z. B. Select-Object -Property Name,Status, Where-Object -Property Status -EQ -Value Stopped), zu konvertieren (z. B. Converto-Json) oder auszugeben (z. B. Out-File, Out-GridView) (siehe auch Objekte und die Pipe).

Microsoft hat eine Liste mit erlaubten Verben veröffentlicht. Die Einhaltung der Verben wird nicht technisch erzwungen. Sie wird jedoch empfohlen, um die Bedienung zu vereinheitlichen.[24] Die Liste der freigegebenen Verben kann mit Get-Verb abgerufen werden.

Für Cmdlets können Aliase hinterlegt werden, etwa um Kompatibilität zu alten Skripten herzustellen, das Umsteigen von anderen Systemen zu erleichtern oder einfach Befehle mit weniger Buchstaben ausführen zu können. Einige dieser Aliase werden bereits durch Module vordefiniert. So wird beispielsweise das Cmdlet Set-Location verwendet, um das aktuelle Verzeichnis des Hosts zu definieren, es sind jedoch auch die Aliase sl, cd und chdir verwendbar.

Die folgende Tabelle stellt eine Auswahl von Standard-Cmdlets mit Aliasen und vergleichbaren Befehlen anderer Kommandozeileninterpreter gegenüber.

Parameter werden nach dem Cmdlet mit -Parametername [Wert] angegeben. Ein Parameter kann unterschiedliche Eigenschaften besitzen, so kann er beispielsweise einen Standardwert haben, erforderlich oder positionsbezogen sein oder Werte aus der Pipe akzeptieren. Welche Parameter für ein Cmdlet verfügbar sind und welche Eigenschaften sie besitzen, kann mit Get-Help geprüft werden (z. B. Get-Help -Name Get-NetIPAddress -Parameter *). Zusätzlich zu Cmdlet-spezifischen Parametern gibt es auch sogenannte Common Parameter, also allgemein verfügbare Parameter. Dazu zählt -Verbose zur Ausgabe von Detailinformationen, -ErrorAction, um festzulegen, wie bei einem Fehler verfahren werden soll oder -WhatIf, um sich ausgeben zu lassen, was passieren würde, wenn man den Befehl ausführt, ohne dass tatsächlich Änderungen gemacht werden.

Module sind die bevorzugte Art, um Cmdlets zu veröffentlichen und in PowerShell zu laden. Module bestehen aus dem Cmdlet-Programmcode (als PowerShell-Skript oder .NET-Klasse) und einem Manifest, das den Inhalt des Moduls beschreibt.[34] In PowerShell 1.0 war es ausschließlich über PSSnapins (Snap-ins) möglich, Cmdlets zu laden. Dies wurde jedoch durch die Funktion der Module ersetzt.[35]

PowerShell Provider (auch PSProvider) bieten den Zugriff auf Daten und Komponenten (Namensräume), die sonst nicht einfach über den Host abrufbar wären, und präsentieren die Daten in einem konsistenten Format als Laufwerke. Das bekannteste Beispiel dafür ist das Dateisystem, welches eine Partition als Laufwerk C darstellt. Es sind jedoch auch weitere Provider möglich, wie etwa Variablen, die Registry, Active Directory und der Zertifikatsspeicher. In allen Laufwerken (zum Beispiel C:, D:, Env:, HKLM: oder Cert:) kann gleichermaßen navigiert oder Elemente verarbeitet werden (Set-Location, Get-ChildItem, Remove-Item, …).

Folgende Liste zeigt einige der Standardprovider in PowerShell.

Die erste Version von PowerShell erscheint 2006 als ein Grundgerüst mit den wichtigsten Funktionen der PowerShell. Insbesondere der Kommandozeileninterpreter ist sehr mächtig, so gibt es bereits die objektbasierte Pipe, eine eigene Skriptsprache und ein Sicherheitsmodell. PowerShell kann sogenannte Namensräume wie das Dateisystem, den Zertifikatsspeicher oder die Registry ansprechen. Cmdlets können ausschließlich in .NET geschrieben werden, Skripte können auf entfernten Computern nur per WMI ausgeführt werden, die verfügbare Konsole ist sehr einfach gehalten.

2009 wird mit PowerShell 2.0 die Erstellung von neuen Cmdlets drastisch vereinfacht. Cmdlets können erstmals auch als Skripte geschrieben werden. Auch die Hilfe, basierend auf Kommentaren in Cmdlets, wird eingeführt. Cmdlets können als Module zusammengefasst werden. Außerdem wird die PowerShell ISE eingeführt, eine leistungsfähige Konsole mit eingebautem Skripteditor. Zur Verwaltung von entfernten Computern wird PowerShell Remoting eingeführt. Zusätzlich kann PowerShell nun Jobs erstellen, die im Hintergrund abgearbeitet werden.

2012 wird die PowerShell in der Version 3.0 ausgereifter und benutzerfreundlicher. Workflows auf Basis der Windows Workflow Foundation werden eingeführt, womit es mit geringen Mitteln möglich ist, Aufgaben parallel erledigen zu lassen. Erstmals wird CIM und JSON unterstützt. Im System verfügbare Module werden automatisch geladen und stehen dem Administrator somit sofort zur Verfügung.

Mit PowerShell 4.0 wird 2013 Desired State Configuration (DSC) eingeführt, eine deklarative Sprache zur Konfiguration von Systemen.

2015 wird in PowerShell 5.0 die Desired State Configuration (DSC) deutlich erweitert und verbessert. Außerdem werden Klassen, welche es erlauben Skripte formaler entwickeln zu lassen, und Oneget, eine Paketverwaltung für PowerShell, eingeführt. In der PowerShell ISE können Skripte nun auch in Sitzungen auf entfernten Computern geändert werden.

PowerShell 5.1, die aktuelle und voraussichtlich letzte Windows PowerShell Version, erscheint 2016. Sie wird im Rahmen von Windows unterstützt, jedoch nicht mehr aktiv weiterentwickelt. PowerShell 5.1 bleibt auch auf Windows Server 2019 die vorinstallierte PowerShell-Version.[36] Mit PowerShell 5.1 ist die erste Core Version der PowerShell verfügbar und diese läuft nur auf Windows Nano Server 2016.[37]

PowerShell 6.0 ist die erste plattformübergreifende, quelloffene Version der PowerShell und läuft auf Windows, macOS und Linux. Die Entwicklung wird 2016 angekündigt, bevor 2018 das erste GA-Release erscheint. Sie basiert auf .NET Core 2.0 und hat einen stark eingeschränkten Funktionsumfang gegenüber der PowerShell-Version 5.1.[38]

PowerShell 6.1 basiert auf .NET Core 2.1[39] und erweitert mit der Unterstützung vieler existierende Module den Funktionsumfang beträchtlich. Auf Windows werden nun 432 Cmdlets und mitgelieferte Funktionen unterstützt (PowerShell 5.1: 1264 Cmdlets und Funktionen), sowie weitere 1468 Cmdlets über externe Module.[23]

Der Kommandozeilenname von PowerShell 6 wurde von powershell.exe in pwsh.exe umbenannt, dies erlaubt eine leichtere Unterscheidung beim Aufruf der Powershell, wenn sowohl PowerShell Core, als auch die klassische Powershell installiert sind.[40]

Mit PowerShell 7[41] wird 2020 sowohl das Präfix Windows wie auch das Suffix Core entfernt und kennzeichnet damit, dass es der Nachfolger der Windows PowerShell 5.1, wie von PowerShell Core 6 ist. Insbesondere die Kompatibilität zu in Windows mitgelieferten PowerShell-Modulen wurde verbessert. PowerShell 7 basiert auf .NET 5, worauf auch der Supportlebenszyklus angepasst wurde.[42]