如何设置 Jupyter Notebook 以在 Ubuntu 16.04 上运行 IPython

介绍

IPython 是 Python 的交互式命令行界面。 Jupyter Notebook 为包括 IPython 在内的多种语言提供交互式 Web 界面。

本文将引导您设置服务器以运行 Jupyter Notebook，并教您如何连接和使用笔记本。 Jupyter 笔记本（或简称笔记本）是由 Jupyter Notebook 应用程序生成的文档，其中包含计算机代码（例如 Python）和富文本元素（段落、方程式、图形、链接等），有助于呈现可重复的研究。

在本指南结束时，您将能够使用在远程服务器上运行的 Ipython 和 Jupyter Notebook 运行 Python 2.7 代码。出于本教程的目的，使用 Python 2 (2.7.x)，因为许多数据科学、科学计算和高性能计算库支持 2.7 而不是 3.0+。

先决条件

要学习本教程，您需要具备以下条件：

• Ubuntu 16.04 Droplet
• 具有 sudo 权限的非根用户（Ubuntu 16.04 的初始服务器设置说明了如何进行设置。）

本教程中的所有命令都应以非根用户身份运行。如果该命令需要 root 访问权限，则它前面会加上 sudo。使用 Ubuntu 16.04 进行初始服务器设置说明了如何添加用户并为他们提供 sudo 访问权限。

第 1 步 — 安装 Python 2.7 和 Pip

在本节中，我们将安装 Python 2.7 和 Pip。

首先，更新系统的包索引。这将确保旧的或过时的软件包不会干扰安装。

sudo apt-get update

接下来，安装 Python 2.7、Python Pip 和 Python Development：

sudo apt-get -y install python2.7 python-pip python-dev

安装 python2.7 将更新到最新版本的 Python 2.7，python-pip 将安装 Pip，它允许我们管理我们想要使用的 Python 包。 Jupyter 的一些依赖项可能需要编译，在这种情况下，您需要能够编译 Python C 扩展，因此我们也安装了 python-dev。

要验证您是否安装了 python：

python --version

这将输出：

Output
Python 2.7.11+

根据最新版本的 Python 2.7，输出可能会有所不同。

您还可以使用以下命令检查是否安装了 pip：

pip --version

您应该类似于以下内容：

Output
pip 8.1.1 from /usr/lib/python2.7/dist-packages (python 2.7)

同样，根据您的 pip 版本，输出可能会略有不同。

第 2 步 — 安装 Ipython 和 Jupyter Notebook

在本节中，我们将安装 Ipython 和 Jupyter Notebook。

首先，安装 Ipython：

sudo apt-get -y install ipython ipython-notebook

现在我们可以继续安装 Jupyter Notebook：

sudo -H pip install jupyter

根据 Ubuntu apt-get 存储库中的 pip 版本，您在尝试安装 Jupyter 时可能会遇到以下错误：

Output
You are using pip version 8.1.1, however version 8.1.2 is available.
You should consider upgrading via the 'pip install --upgrade pip' command.

如果是这样，您可以使用 pip 将 pip 升级到最新版本：

sudo -H pip install --upgrade pip

升级 pip，然后再次尝试安装 Jupyter：

sudo -H pip install jupyter

第 3 步 — 运行 Jupyter Notebook

您现在拥有运行 Jupyter Notebook 所需的一切！要运行它，请执行以下命令：

jupyter notebook

如果您在安装了 JavaScript 的系统上运行 Jupyter，它仍会运行，但它可能会给您一个错误，指出 Jupyter Notebook 需要 JavaScript：

Output
Jupyter Notebook requires JavaScript.
Please enable it to proceed.
...

要忽略错误，您可以按 Q 然后按 Y 确认。

Jupyter Notebook 的活动日志将打印到终端。当您运行 Jupyter Notebook 时，它会在特定端口号上运行。您运行的第一个笔记本通常在端口 8888 上运行。要检查运行 Jupyter Notebook 的特定端口号，请参阅用于启动它的命令的输出：

Output
[I NotebookApp] Serving notebooks from local directory: /home/sammy
[I NotebookApp] 0 active kernels 
[I NotebookApp] The Jupyter Notebook is running at: http://localhost:8888/
[I NotebookApp] Use Control-C to stop this server and shut down all kernels (twice to skip confirmation).

如果您在本地 Linux 计算机（而不是 Droplet）上运行 Jupyter Notebook，您只需导航到 localhost:8888 即可连接到 Jupyter Notebook。如果您在 Droplet 上运行 Jupyter Notebook，则需要使用 SSH 隧道连接到服务器，如下一节所述。

此时，您可以保持 SSH 连接打开并保持 Jupyter Notebook 运行，或者可以退出应用程序并在设置 SSH 隧道后重新运行它。让我们保持简单并停止 Jupyter Notebook 进程。一旦 SSH 隧道正常工作，我们将再次运行它。要停止 Jupyter Notebook 进程，请按 CTRL+C，键入 Y，然后按 ENTER 确认。将显示以下内容：

Output
[C 12:32:23.792 NotebookApp] Shutdown confirmed
[I 12:32:23.794 NotebookApp] Shutting down kernels

第 4 步 — 使用 SSH 隧道连接到服务器

在本节中，我们将学习如何使用 SSH 隧道连接到 Jupyter Notebook Web 界面。由于 Jupyter Notebook 在 Droplet 的特定端口上运行（例如 :8888、:8889 等），SSH 隧道使您能够安全地连接到 Droplet 的端口。

接下来的两个小节描述了如何从 1) Mac 或 Linux 和 2) Windows 创建 SSH 隧道。请参阅您本地计算机的小节。

使用 Mac 或 Linux 的 SSH 隧道

如果您使用的是 Mac 或 Linux，创建 SSH 隧道的步骤类似于如何使用 SSH 密钥与 DigitalOcean Droplets 使用 Linux 或 Mac 指南，除了在 ssh 命令中添加了其他参数.本小节将概述 ssh 命令中成功建立隧道所需的其他参数。

可以通过运行以下 SSH 命令来完成 SSH 隧道：

ssh -L 8000:localhost:8888 your_server_username@your_server_ip

ssh 命令打开 SSH 连接，但 -L 指定本地（客户端）主机上的给定端口将转发到远程主机上的给定主机和端口侧（液滴）。这意味着在 Droplet 的第二个端口号（即 8888）上运行的任何内容都将出现在第一个端口号（即 8000) 在您的本地计算机上。您应该将 8888 更改为运行 Jupyter Notebook 的端口。 （可选）将端口 8000 更改为您选择的端口之一（例如，如果 8000 被另一个进程使用）。使用大于或等于 8000 的端口（即 8001、8002 等.) 以避免使用已被另一个进程使用的端口。 server_username 是您在您创建的 Droplet 上的用户名（即 sammy），your_server_ip 是您的 IP 地址水滴。例如，对于用户名 sammy 和服务器地址 111.111.111.111，命令将是：

ssh -L 8000:localhost:8888 sammy@111.111.111.111

如果在运行 ssh -L 命令后没有出现错误，您可以运行 Jupyter Notebook：

jupyter notebook

现在，从本地计算机上的 Web 浏览器，使用 http://localhost:8000（或您选择的任何端口号）打开 Jupyter Notebook Web 界面。

使用 Windows 和 Putty 的 SSH 隧道

如果您使用的是 Windows，您还可以使用 Putty 轻松创建 SSH 隧道，如如何在 DigitalOcean Droplets 上使用 SSH 密钥和 PuTTY（Windows 用户）中所述。

首先，输入服务器 URL 或 IP 地址作为主机名，如下所示：

接下来，单击左窗格底部的 SSH 以展开菜单，然后单击隧道。输入用于访问本地计算机上的 Jupyter 的本地端口号。选择8000或更大（即8001, 8002 > 等）以避免其他服务使用的端口，并将目标设置为 localhost:8888 其中 :8888 是运行 Jupyter Notebook 的端口号。现在点击添加按钮，端口应该出现在转发端口列表中：

最后，单击“打开”按钮通过 SSH 连接到服务器并通过隧道连接所需的端口。在 Web 浏览器中导航到 http://localhost:8000（或您选择的任何端口）以连接到在服务器上运行的 Jupyter Notebook。

第 5 步 — 使用 Jupyter Notebook

本节介绍使用 Jupyter Notebook 的基础知识。至此，您应该已经运行了 Jupyter Notebook，并且您应该使用 Web 浏览器连接到它。 Jupyter Notebook 非常强大，有很多功能。本节将概述一些基本功能，以帮助您开始使用笔记本电脑。 Jupyter Notebook 会自动显示其运行目录中的所有文件和文件夹。

要创建新的笔记本文件，请从右上角的下拉菜单中选择新建 > Python 2：

这将打开一个笔记本。我们现在可以在单元格中运行 Python 代码或将单元格更改为降价。例如，通过单击顶部导航栏中的“单元格”>“单元格类型”>“Markdown”，将第一个单元格更改为接受 Markdown。我们现在可以使用 Markdown 编写笔记，甚至可以将用 LaTeX 编写的方程放在 $$ 符号之间。例如，在将其更改为 markdown 后，在单元格中键入以下内容：

# Simple Equation

Let us now implement the following equation:
$$ y = x^2$$

where $x = 2$

要将 markdown 转换为富文本，请按 CTRL+ENTER，结果应如下所示：

您可以使用降价单元格来做笔记和记录您的代码。让我们实现这个简单的等式并打印结果。选择 Insert > Insert Cell Below 以插入单元格并输入以下代码：

x = 2
y = x*x
print y

要运行代码，请按 CTRL+ENTER。以下应该是结果：

您现在可以像在任何其他 Python 开发环境中一样包含库和使用笔记本！

结论

恭喜！您现在应该能够使用在 Droplet 上运行的 Jupyter notebook 使用 markdown 编写可重现的 Python 代码和注释。要快速浏览 Jupyter 笔记本，请从顶部导航菜单中选择帮助 > 用户界面浏览。