如何在Ubuntu 16.04上设置Jupyter Notebook以运行IPython

介绍

IPython是Python的交互式命令行界面。Jupyter Notebook提供了多种语言的交互式Web界面，包括IPython。

本文将指导您设置服务器以运行Jupyter Notebook，并教您如何连接和使用Notebook。Jupyter Notebook（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），这有助于呈现可重复的研究。

在本教程的最后，您将能够使用在远程服务器上运行的Ipython和Jupyter Notebook来运行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+。

准备

要学习本教程，您需要具备以下条件：

• Ubuntu 16.04 CVM，没有服务器的同学可以在这里购买，不过我个人更推荐您使用免费的腾讯云开发者实验室进行试验，学会安装后再购买服务器。
• 具有sudo权限的非root用户（使用Ubuntu 16.04的初始服务器设置说明了如何设置它。）

本教程中的所有命令都应以非root用户身份运行。如果命令需要root访问权限，则前面会有sudo。使用Ubuntu 16.04的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。

第一步 - 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包不会干扰安装。

sudo apt-get update

接下来，安装Python 2.7，Python Pip和Python开发：

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的某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，因此我们也要安装python-dev。

要验证您是否安装了python：

python --version

这将输出：

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：

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。

第二步 - 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pip的版本，尝试安装Jupyter时可能会出现以下错误：

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

第三步 - 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，它仍然会运行，但它可能会给您一个错误，指出Jupyter Notebook需要JavaScript：

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

要忽略该错误，您可以按Q，然后按Y确认。

Jupyter Notebook的活动记录将打印到终端。当您运行Jupyter Notebook时，它将在特定的端口号上运行。您运行的第一个笔记本通常在端口上运行8888。要检查Jupyter Notebook正在运行的特定端口号，请参阅用于启动它的命令的输出：

[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CVM）上运行Jupyter Notebook，您只需导航到连接到Jupyter Notebook。如果您在CVM上运行Jupyter Notebook，则需要使用SSH隧道连接到localhost:8888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流程。一旦我们进行了SSH隧道工作，我们将再次运行它。要停止Jupyter Notebook进程，请按CTRL+C，键入Y，然后单击ENTER以确认。将显示以下内容：

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

第四步 - 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通道连接到Jupyter Notebook Web界面。由于Jupyter Notebook在CVM上的特定端口上运行（例如:8888，:8889等等），因此SSH隧道可以安全地连接到CVM的端口。

接下来的两个小节描述了如何从1）Mac或Linux及2）Windows创建SSH通道。

使用Mac或Linux进行SSH通道连接

如果您使用的是Mac或Linux，本小节将概述命令ssh所需的其他参数。

可以通过运行以下SSH命令来完成SSH通道：

ssh -L 8000:localhost:8888 your_server_username@your_server_ip

该ssh命令打开SSH连接，但-L指定将本地（客户端）主机上的给定端口转发到远程端的给定主机和端口（CVM）。这意味着在CVM上的第二个端口号（即8888）上运行的任何内容，都将显示在本地计算机上的第一个端口号（即8000）上。您应该更改8888为运行Jupyter Notebook的端口。（可选）将8000端口更改为您选择的端口（例如，如果其他进程使用该8000端口）。使用端口大于或等于8000（即8001，8002等），以避免使用一个端口已经在另一个进程中使用。server_username是您创建的CVM上的用户名（这里是sammy）your_server_ip是CVM的IP地址。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命令后没有显示错误，则可以运行Jupyter Notebook：

jupyter notebook

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

使用Windows和Putty进行SSH隧道连接

如果您使用的是Windows，则还可以使用Putty轻松创建SSH隧道。

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 “Tunnels”。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），以避免由其它服务使用了端口，当Jupyter Notebook上运行:8888端口时设置localhost:8888为目标。现在单击 “Add”按钮，端口应显示在Forwarded ports列表中：

最后，单击“ Open”按钮以通过SSH连接到服务器并隧道连接所需的端口。导航到Web浏览器中的http://localhost:8000（或您选择的任何端口）以连接到服务器上运行的Jupyter Notebook。

第五步 - 使用Jupyter Notebook

本节介绍使用Jupyter Notebook的基础知识。此时您应该运行Jupyter Notebook，并且应该使用Web浏览器连接到它。Jupyter Notebook功能强大。本节将概述开始使用笔记本的基本功能。Jupyter Notebook将自动显示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New > Python 2：

这将打开一个notebook。我们现在可以在单元格中运行Python代码或将单元格更改为markdown。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编写注释，甚至可以通过将它们放在$$符号之间来包含用LaTeX编写的方程式。例如，在将其更改为markdown后，在单元格中输入以下内容：

# Simple Equation
​
Let us now implement the following equation:
$$ y = x^2$$
​
where $x = 2$

要将降价转换为rich文本，请按CTRL+ENTER，以下结果应为：

您可以使用markdown单元格做笔记并记录您的代码。让我们实现这个简单的等式并打印结果。选择“ 插入”>“ 在下面插入单元格”以插入并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：

您现在可以像使用任何其他Python开发环境一样包含库和使用notebook！

结论

恭喜！您现在应该可以使用在CVM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 notebook，请从顶部导航菜单中选择“ 帮助” >“ 用户界面”进行阅读。

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参考文献：《How To Set Up a Jupyter Notebook to Run IPython on Ubuntu 16.04》