34、PowerShell使用及故障排除全解析

lemon

于 2025-09-09 14:49:26 发布

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分类专栏： PowerShell自动化实战文章标签： PowerShell Azure VM 故障排除

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PowerShell使用及故障排除全解析

1. Azure VM操作要点

1.1 创建变量

在操作开始时，需创建变量来保存重要值。在生产或测试环境中，部分值可能需要更改，像存储账户或Azure Web应用名称这类必须全局唯一的名称，需测试其唯一性。若计划在生产环境部署Azure VM，应制定公司命名规则，平衡易用性和唯一性。例如，32字符的VM存储账户名很可能唯一，但在控制台输入较困难。

1.2 创建新的Azure VM

创建新的Azure VM时，此过程可能需数分钟完成，因为Azure要在计算服务器上创建VM、配置磁盘映像并完成Windows Server安装。性能可能取决于Azure位置及其当前工作负载。创建VM时若未指定 -Size 参数，Azure默认使用 Standard_D2s_V3 大小。更多VM大小信息可参考：https://docs.microsoft.com/azure/virtual-machines/sizes 。

1.3 远程连接VM

使用Windows远程桌面客户端应用程序创建到新Azure VM的终端会话。需注意，开放RDP端口从Internet入站虽功能方便，但存在安全风险。若需RDP访问，应通过VPN访问RDP会话。

1.4 清理资源

最后需移除Azure VM、VM的网络组件、VM磁盘，以及整个操作过程中使用的存储账户和资源组。

2. PowerShell脚本故障排除

2.1 故障类型

2.2 使用PowerShell Script Analyzer

PowerShell Script Analyzer是PowerShell团队开发的模块，可分析代码并提供改进机会，可从PowerShell Gallery下载最新版本。若使用VS Code编辑器，该工具已内置其中，能实时高亮显示分析出的错误。此外，它还能重新格式化PowerShell代码，使其更易读，可通过配置多种设置来指定格式化规则。

操作步骤如下：
1. 发现PowerShell Script Analyzer模块

Find-Module -Name PSScriptAnalyzer |
  Format-List Name, Type, Desc*, Author, Company*, *Date, *URI*

安装Script Analyzer模块

Install-Module -Name PSScriptAnalyzer -Force

发现Script Analyzer模块中的命令

Get-Command -Module PSScriptAnalyzer

发现分析器规则

Get-ScriptAnalyzerRule | 
  Group-Object -Property Severity |
    Sort-Object -Property Count -Descending

检查一条规则

Get-ScriptAnalyzerRule | 
  Select-Object -First 1 |
    Format-List

创建有问题的脚本文件

@'
# Bad.ps1
# A file to demonstrate Script Analyzer
#
### Uses an alias
$Procs = gps
### Uses positional parameters
$Services = Get-Service 'foo' 21
### Uses poor function header
Function foo {"Foo"}
### Function redefines a built in command
Function Get-ChildItem {"Sorry Dave I cannot do that"}
### Command uses a hard coded computer name
Test-Connection -ComputerName DC1
### A line that has trailing white space
$foobar ="foobar"                                                          
### A line using a global variable
$Global:foo
'@ | Out-File -FilePath "C:\Foo\Bad.ps1"

检查新创建的脚本文件

Get-ChildItem C:\Foo\Bad.ps1

分析脚本文件

Invoke-ScriptAnalyzer -Path C:\Foo\Bad.ps1 |
  Sort-Object -Property Line

定义一个函数以便更好地格式化

$Script1 = @'
function foo {"hello!"
Get-ChildItem -Path C:\FOO
}
'@

定义格式化设置

$Settings = @{
  IncludeRules = @("PSPlaceOpenBrace", "PSUseConsistentIndentation")
  Rules = @{
    PSPlaceOpenBrace = @{
      Enable = $true
      OnSameLine = $true
    }
    PSUseConsistentIndentation = @{
      Enable = $true
    }
  }
}

调用格式化程序

Invoke-Formatter -ScriptDefinition $Script1 -Settings $Settings

更改设置并重新格式化

$Settings.Rules.PSPlaceOpenBrace.OnSameLine = $False
Invoke-Formatter -ScriptDefinition $Script1 -Settings $Settings

3. 使用Best Practices Analyzer

3.1 原理及作用

避免故障排除的一种方法是更无故障或至少容错地部署服务。Windows Server Best Practices Analyzer（BPA）是内置的Windows Server工具，可分析本地服务器是否遵循最佳实践。最佳实践是行业专家认可的服务器配置最佳方式，但在某些情况下可能不适合特定需求，因此审查BPA结果时需运用判断力。

3.2 操作步骤

此操作需使用SRV1（Reskit.Org域中加入域的Windows 2022服务器），且Reskit.Org域中的域控制器（DC1和DC2）需在线。
1. 创建到DC1上Windows PowerShell的远程会话

$BPAS = New-PSSession -ComputerName DC1

发现DC1上的BPA模块

$SB1 = {
  Get-Module -Name BestPractices -List |
    Format-Table -AutoSize     
}
Invoke-Command -Session $BPAS -ScriptBlock $SB1

需注意，BPA在任何受支持的Windows Server版本的PowerShell 7中无法原生工作，可通过PowerShell远程处理在Windows PowerShell中运行。
3. 发现BPA模块中的命令

$SB2 = {
    Get-Command -Module BestPractices  |
      Format-Table -AutoSize
}
Invoke-Command -Session $BPAS -ScriptBlock $SB2

发现DC1上所有可用的BPA模型

$SB3 = {
  Get-BPAModel  |
    Format-Table -Property Name,Id, LastScanTime -AutoSize    
}
Invoke-Command -Session $BPAS -ScriptBlock $SB3

在DC1上运行BPA DS模型

$SB4 = {
  Invoke-BpaModel -ModelID Microsoft/Windows/DirectoryServices -Mode ALL |
    Format-Table -AutoSize
}    
Invoke-Command -Session $BPAS -ScriptBlock $SB4

从DC1获取BPA结果

$SB5 = {
    Get-BpaResult -ModelID Microsoft/Windows/DirectoryServices  |
      Where-Object Resolution -ne $null|
        Format-List -Property Problem, Resolution
}    
Invoke-Command -Session $BPAS -ScriptBlock $SB5

3.3 BPA结果分析

BPA结果包含成功和失败测试的详细信息，失败结果（即部署未实施最佳实践）通常需重点审查并采取行动。运行BPA扫描后，结果可能显示以下三个基本问题：
- 未将持有PDC模拟器FSMO角色的DC上的时间与可靠外部源同步，可能导致主机时间与实际时间偏差，可参考：https://blogs.msmvps.com/acefekay/tag/pdc-emulator-time-configuration/ 配置可靠时间源。
- 未备份AD环境，即使有多台DC，定期备份仍是最佳实践，可参考：https://docs.microsoft.com/windows/win32/ad/backing-up-and-restoring-an-active-directory-server 了解备份和恢复DC的信息。
- DC1是在VM中运行的DC，虽微软支持此类部署，但需遵循一些最佳实践以确保AD服务可靠运行，可参考：https://docs.microsoft.com/windows-server/identity/ad-ds/get-started/virtual-dc/virtualized-domain-controllers-hyper-v 了解使用Hyper - V虚拟化DC的详细信息。

对于测试环境，这些问题大多无关紧要，可忽略。若使用Hyper - V进行测试VM，可配置Hyper - V更新VM的本地时间。

4. 网络故障排除

4.1 基本思路

在某些网络故障排除场景中，使用 Get-NetView 命令可收集大量网络相关信息，但对于一些常见问题，简单步骤可能更有效。此操作在运行Windows Server 2022的本地SRV1（加入域的主机）上进行，通常认为网络问题可能由DNS引起，因此先获取主机的完全限定域名（FQDN）和DNS服务器的IPv4地址，检查DNS服务器是否在线，再确定域中DC的名称并确保可通过特定端口访问，测试默认网关可用性以及远程主机的访问能力。

4.2 操作步骤

获取此主机的DNS名称

$DNSDomain = $Env:USERDNSDOMAIN
$FQDN      = "$Env:COMPUTERNAME.$DNSDomain"

获取DNS服务器地址

$DNSHT = @{
  InterfaceAlias = "Ethernet"
  AddressFamily  = 'IPv4'
}
$DNSServers = (Get-DnsClientServerAddress @DNSHT).ServerAddresses
$DNSServers

检查DNS服务器是否在线

Foreach ($DNSServer in $DNSServers) {
  $TestDNS = Test-NetConnection -Port 53 -ComputerName $DNSServer   
  $Result  = $TestDNS ? "Available" : ' Not reachable'
  "DNS Server [$DNSServer] is $Result"
}

定义在我们的域中搜索DC的条件

$DNSRRName = "_ldap._tcp." + $DNSDomain
$DNSRRName

获取DC SRV记录

$DCRRS = Resolve-DnsName -Name $DNSRRName -Type all | 
    Where-Object IP4address -ne $null
$DCRRS

以下是网络故障排除的mermaid流程图：

graph LR
    A[开始] --> B[获取主机DNS名称和FQDN]
    B --> C[获取DNS服务器地址]
    C --> D[检查DNS服务器是否在线]
    D --> E[定义搜索DC条件]
    E --> F[获取DC SRV记录]
    F --> G[结束]

通过以上步骤和方法，可有效进行Azure VM操作、PowerShell脚本故障排除、使用BPA分析以及网络故障排查，提高系统的稳定性和可靠性。

5. 使用Get-NetView检查网络连接

5.1 用途概述

Get-NetView 命令可用于收集大量网络相关信息，有助于诊断和解决复杂的网络问题。与前面提到的基础网络故障排除步骤不同，它能提供更深入、详细的网络洞察，适用于一些难以通过简单测试解决的问题。

5.2 操作流程

虽然文档未详细给出使用 Get-NetView 的具体代码示例，但可以推测其基本操作流程如下：
1. 准备工作 ：确保在运行Windows Server 2022的目标主机（如SRV1）上已安装PowerShell 7和VS Code，以方便执行和调试命令。
2. 执行命令 ：在PowerShell控制台中输入 Get-NetView 命令，根据实际需求可能需要添加不同的参数来获取特定的网络信息。例如，若要获取特定网络接口的详细信息，可能需要指定接口名称或其他相关参数。
3. 分析结果 ：根据命令输出的结果进行分析，查找可能存在的网络问题。结果可能包含网络接口状态、IP地址分配、路由表信息、连接状态等。

以下是使用 Get-NetView 检查网络连接的mermaid流程图：

graph LR
    A[准备工作] --> B[执行Get-NetView命令]
    B --> C[获取网络信息]
    C --> D[分析结果]
    D --> E{是否发现问题}
    E -- 是 --> F[采取解决措施]
    E -- 否 --> G[结束]
    F --> G

5.3 结果分析示例

假设 Get-NetView 命令输出显示某个网络接口的状态为“断开连接”，这可能意味着物理连接存在问题，如网线松动、网络设备故障等。此时，可以检查网线连接是否正常，尝试重新插拔网线，或者检查网络设备（如交换机、路由器）的状态。

若输出显示路由表中存在错误的路由信息，可能会导致网络数据包无法正确转发。这种情况下，需要检查路由配置，确保路由表中的信息准确无误。可以使用 Route 命令来查看和修改路由表。

6. PowerShell脚本调试探索

6.1 调试的重要性

调试是从PowerShell脚本中去除错误的艺术和科学。在脚本开发和生产使用过程中，脚本可能无法按预期执行，通过调试可以找出问题所在并解决。

6.2 调试方法

PowerShell提供了丰富的调试功能，以下是一些常见的调试方法：
- 设置断点 ：在脚本中设置断点，当脚本执行到断点处时会暂停，此时可以查看变量的值、执行状态等信息。可以使用 Set-PSBreakpoint 命令来设置断点。
- 单步执行 ：逐行执行脚本，观察每一步的执行结果，有助于发现逻辑错误。在PowerShell ISE或VS Code中，可以使用调试工具栏上的单步执行按钮来实现。
- 查看变量值 ：在调试过程中，查看变量的值可以帮助理解脚本的执行流程和数据处理情况。可以使用 Write-Host 命令或调试工具的变量查看功能来查看变量的值。

6.3 调试示例

以下是一个简单的PowerShell脚本示例，演示如何使用调试功能：

# 定义一个函数，计算两个数的和
function Add-Numbers {
    param (
        [int]$num1,
        [int]$num2
    )
    $sum = $num1 + $num2
    return $sum
}

# 调用函数
$result = Add-Numbers -num1 5 -num2 3
Write-Host "结果: $result"

在VS Code中调试该脚本的步骤如下：
1. 打开脚本文件。
2. 在 $sum = $num1 + $num2 这一行左侧点击，设置断点。
3. 按下F5键启动调试。
4. 脚本执行到断点处会暂停，此时可以将鼠标悬停在 $num1 、 $num2 和 $sum 变量上查看它们的值。
5. 使用调试工具栏上的单步执行按钮逐行执行脚本，观察执行过程。

7. 总结

7.1 关键要点回顾

7.2 实践建议

为了更好地掌握和应用这些知识，建议进行以下实践：
- 多做实验 ：在测试环境中按照文中的步骤进行实际操作，加深对每个主题的理解。
- 结合实际场景 ：将这些技术应用到实际的工作场景中，解决遇到的问题，提高实践能力。
- 持续学习 ：PowerShell和相关技术不断发展，关注官方文档和社区论坛，学习新的功能和技巧。

通过不断实践和学习，能够更加熟练地运用PowerShell进行系统管理和故障排除，提升工作效率和系统的稳定性。