如何在Debian 9上使用Python 3设置Jupyter笔记本

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• Ubuntu 16.04

介绍

Jupyter Notebook为交互式计算提供了一个命令shell作为Web应用程序。该工具可以与多种语言一起使用，包括Python，Julia，R，Haskell和Ruby。它通常用于处理数据，统计建模和机器学习。

本教程将指导您设置Jupyter Notebook以从Debian 9服务器运行，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和富文本元素（段落，方程式，图形，链接等），有助于呈现和共享可重复的研究。

在本指南的最后，您将能够使用在远程服务器上运行的Jupyter Notebook运行Python 3代码。

先决条件

为了完成本指南，您应该拥有一个带有基本防火墙的新的Debian 9服务器实例和一个配置了sudo权限的非root用户。您可以通过Debian9指南运行初始服务器设置来了解如何进行此设置。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。

第1步 - 安装Pip和Python标头

要开始这个过程，我们将从Debian存储库下载并安装我们需要的所有项目。稍后我们将使用Python包管理器pip来安装其他组件。

我们首先需要更新本地apt包索引，然后下载并安装包：

sudo apt update

接下来，安装pip和一些Jupyter依赖项使用的Python头文件：

sudo apt install python3-pip python3-dev

Debian 9（“Stretch”）预装了Python 3.5。

我们现在可以继续设置我们将安装Jupyter的Python虚拟环境。

第2步 - 为Jupyter创建Python虚拟环境

现在我们已经拥有了Python 3，它的头文件，并且pip已经准备就绪，我们可以创建一个Python虚拟环境以便于管理。我们将把Jupyter安装到这个虚拟环境中。

为此，我们首先需要访问该virtualenv命令。我们可以使用pip来安装这个。

键入以下命令升级并安装pip软件包：

sudo -H pip3 install --upgrade pip
sudo -H pip3 install virtualenv

随着virtualenv安装，我们可以开始形成我们的环境。创建并移动到我们可以保存项目文件的目录中：

mkdir ~/myprojectdir
cd ~/myprojectdir

在项目目录中，键入以下命令创建Python虚拟环境：

virtualenv myprojectenv

这将在您的myprojectdir目录中创建一个名叫myprojectenv的目录。在里面，它将安装本地版本的Python和本地版本的pip。我们可以使用它为Jupyter安装和配置一个独立的Python环境。

在我们安装Jupyter之前，我们需要激活虚拟环境。您可以通过键入以下内容来执

source myprojectenv/bin/activate

您的提示应更改为表明您现在在Python虚拟环境中运行。它看起来像这样：(myprojectenv)user@host:~/myprojectdir$。

您现在已准备好将Jupyter安装到此虚拟环境中。

第3步 - 安装Jupyter

在虚拟环境处于活动状态时，使用本地实例pip安装Jupyter ：

注意：当虚拟环境被激活时（当您的提示位于其(myprojectenv)前面时），即使您使用的是Python，也请使用pip而不是pip3Python 3. pip无论Python版本是什么，虚拟环境的工具副本始终都会被命名。

pip install jupyter

此时，您已成功安装了运行Jupyter所需的所有软件。我们现在可以启动笔记本服务器了。

第4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

Jupyter笔记本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会使用端口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 21:23:21.198 NotebookApp] Writing notebook server cookie secret to /run/user/1001/jupyter/notebook_cookie_secret
[I 21:23:21.361 NotebookApp] Serving notebooks from local directory: /home/sammy/myprojectdir
[I 21:23:21.361 NotebookApp] The Jupyter Notebook is running at:
[I 21:23:21.361 NotebookApp] http://localhost:8888/?token=1fefa6ab49a498a3f37c959404f7baf16b9a2eda3eaa6d72
[I 21:23:21.361 NotebookApp] Use Control-C to stop this server and shut down all kernels (twice to skip confirmation).
[W 21:23:21.361 NotebookApp] No web browser found: could not locate runnable browser.
[C 21:23:21.361 NotebookApp]
​
    Copy/paste this URL into your browser when you connect for the first time,
    to login with a token:
        http://localhost:8888/?token=1fefa6ab49a498a3f37c959404f7baf16b9a2eda3eaa6d72

如果您在本地Debian计算机上运行Jupyter Notebook（而不是在腾讯CVM上），您只需导航到显示的URL即可连接到Jupyter Notebook。如果您在腾讯CVM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 21:28:28.512 NotebookApp] Shutdown confirmed
[I 21:28:28.512 NotebookApp] Shutting down 0 kernels

我们现在将设置一个SSH隧道，以便我们可以访问笔记本。

步骤5 - 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将在服务器上的特定端口（例如:8888，:8889等）上运行，因此SSH隧道可以安全地连接到服务器的端口。

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。请参阅本地计算机的小节。

使用Mac或Linux进行SSH隧道连接

如果您使用的是Mac或Linux，则创建SSH隧道的步骤类似于使用SSH登录到远程服务器，但ssh命令中还有其他参数。本小节将概述ssh命令连接到隧道所需的其他参数。

SSH隧道可以通过在新的本地终端窗口中运行以下SSH命令来完成：

ssh -L 8888: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（服务器）上的给定主机和端口。这意味着8888在服务器上的第二个端口号（例如8888）上运行的任何内容都将出现在本地计算机上的第一个端口号（例如）上。

（可选）将端口8888更改为您选择的端口，以避免使用另一个进程已在使用的端口。

server_username是您创建的服务器上的用户名（例如sammy），your_server_ip是您服务器的IP地址。

例如，对于用户名sammy和服务器地址203.0.113.0，命令将是：

ssh -L 8888:localhost:8888 sammy@203.0.113.0

如果在运行ssh -L命令后没有出现错误，您可以进入编程环境并运行Jupyter Notebook：

jupyter notebook

您将收到带有URL的输出。从本地计算机上的Web浏览器中，使用以http://localhost:8888开头的URL打开Jupyter Notebook Web界面。确保包含令牌编号，或在提示http://localhost:8888时输入令牌编号字符串。

使用Windows和Putty进行SSH隧道连接

如果您使用的是Windows，则可以使用Putty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“ 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，以避免其他服务所使用的端口，并设定目的地为 localhost:8888，其中 :8888 是Jupyter笔记本电脑上运行的端口号。

现在单击“ 添加”按钮，端口应显示在“ 转发端口”列表中：

最后，单击“ 打开”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。确保包含令牌编号，或在提示http://localhost:8000时输入令牌编号字符串。

第6步 - 使用Jupyter Notebook

本节介绍使用Jupyter Notebook的基础知识。如果您当前没有运行Jupyter Notebook，请使用该jupyter notebook命令启动它。

您现在应该使用Web浏览器连接到它。Jupyter Notebook功能强大，功能强大。本节将概述一些使您开始使用笔记本的基本功能。Jupyter Notebook将显示其运行目录中的所有文件和文件夹，因此当您处理项目时，请确保从项目目录启动它。

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 3：

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，在单元格中键入以下内容：

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

要将降价转换为富文本，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。单击顶部单元格，然后按ALT+ENTER以在其下方添加单元格。在新单元格中输入以下代码。

x = 2
y = x**2
print(y)

要运行代码，请按CTRL+ENTER。您将收到以下结果：

您现在可以像导入任何其他Python开发环境一样导入模块并使用笔记本！

结论

恭喜！您现在应该能够使用Jupyter Notebook在Markdown中编写可重现的Python代码和注释。要从界面中快速浏览Jupyter Notebook，请从顶部导航菜单中选择帮助 > 用户界面导览以了解更多信息。

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参考文献：《How To Set Up a Jupyter Notebook with Python 3 on Debian 9》