نحوه تنظيم Jupyter Notebook با پايتون در Ubuntu 20.04

Jupyter Notebook يك برنامه وب منبع باز است كه به شما امكان مي دهد كد تعاملي ، تجسم سازي ها و ساير موارد را ايجاد و به اشتراك بگذاريد. از اين ابزار مي توان همراه با چندين زبان برنامه نويسي از جمله Python ، Julia ، R ، Haskell و Ruby استفاده كرد. اين اغلب براي كار با داده ها ، مدل سازي آماري و يادگيري ماشين مورد استفاده قرار مي گيرد.
Jupyter notebooks (يا فقط ” notebooks “) اسنادي هستند كه توسط برنامه Jupyter notebook تهيه شده اند و شامل كد رايانه و عناصر متن غني (پاراگراف ، معادلات ، ارقام ، لينك ها و …) هستند كه به ارائه و به اشتراك گذاري تحقيقات قابل چاپ كمك مي كنند. بنابراين مي توانند ابزاري عالي براي ارائه هاي برگرفته از داده ها يا برنامه هاي مبتني بر برنامه نويسي يا به عنوان ابزاري آموزشي باشند.
اين آموزش شما را با راه اندازي Jupyter notebook براي اجرا از يك سرور مجازي Ubuntu 20.04 و همچنين نحوه اتصال و استفاده از notebook از يك دستگاه محلي از طريق تونل زني را نشان مي دهد. با پايان اين راهنما ، شما قادر خواهيد بود با استفاده از Jupyter notebook كه روي يك سرور مجازي از راه دور اجرا مي شود ، كد Python 3 را اجرا كنيد.
پيش نيازها
براي تكميل اين راهنما ، بايد يك نمونه سرور مجازي جديد اوبونتو 20.04 با يك فايروال اساسي و يك كاربر غير ريشه با امتيازات sudo پيكربندي شده داشته باشيد. مي توانيد ياد بگيريد كه چگونه اين برنامه را با اجراي آموزش اوليه راه اندازي سرور مجازي ما تنظيم كنيد.
مرحله 1 – تنظيم پايتون
براي شروع فرآيند ، متعلقات مورد نياز محيط برنامه نويسي پايتون را از مخازن اوبونتو نصب خواهيم كرد. اوبونتو 20.04 با پايتون 3 از پيش نصب شده است. ما بعداً از pip مدير بسته Python براي نصب قسمت هاي اضافي استفاده خواهيم كرد.
ابتدا بايد شاخص بسته محلي apt را به روز كنيم و سپس بسته ها را دانلود و نصب كنيم:
⦁ $ sudo apt update
⦁
در مرحله بعد ، فايلهاي هدر و پايتون را كه توسط برخي از متعلقات Jupyter استفاده مي شود ، نصب كنيد:
⦁ $ sudo apt install python3-pip python3-dev
⦁
اكنون مي توانيم به تنظيم محيط مجازي Python بپردازيم كه در آن Jupyter را نصب خواهيم كرد.
مرحله 2 – يك محيط مجازي Python را براي Jupyter ايجاد كنيد
اكنون كه پايتون 3 را داريم ، فايل هاي هدر آن و pip آماده هستند ، مي توانيم يك محيط مجازي پايتون ايجاد كنيم تا پروژه هاي خود را مديريت كنيم. ما Jupyter را در اين محيط مجازي نصب خواهيم كرد.
براي اين كار ابتدا به دستور virtualenv نياز داريم كه مي توانيم با pip نصب كنيم.
pip را به روز كنيد و بسته را با تايپ كردن دستور زير نصب كنيد:
⦁ $ sudo -H pip3 install –upgrade pip
⦁
⦁ $ sudo -H pip3 install virtualenv

پرچم -H تضمين مي كند كه رويكرد امنيتي ، محيط هوم را روي ديركتوري هوم كاربر هدف تنظيم مي كند.
با نصب virtualenv ، مي توانيم محيط خود را شكل دهيم. يك دايركتوري ايجاد كنيد كه در آن بتوانيم فايل هاي پروژه خود را نگه داريم. ما اين را my_project_dir مي ناميم ، اما شما بايد از اسمي استفاده كنيد كه براي تان معني دارد و روي آن كار مي كنيد.
در داخل ديركتوري پروژه ، يك محيط مجازي پايتون ايجاد خواهيم كرد. به منظور استفاده از اين آموزش ، آن را my_project_env خواهيم ناميد اما شما بايد آن را به گونه اي نامگذاري كنيد كه مربوط به پروژه شما باشد.
⦁ $ mkdir ~/my_project_dir
⦁
⦁ $ cd ~/my_project_dir
با اين كار دايركتوري به نام my_project_env در دايركتوري my_project_dir شما ايجاد مي شود. در داخل ، يك نسخه محلي Python و يك نسخه محلي از pip را نصب مي كند. ما مي توانيم از اين روش براي نصب و پيكربندي يك محيط جدا شده Python براي Jupyter استفاده كنيم.
قبل از نصب Jupyter ، بايد محيط مجازي را فعال كنيم. مي توانيد اين كار را با تايپ كردن دستور زير انجام دهيد:
⦁ $ source my_project_env/bin/activate
⦁
اعلان شما بايد تغيير كند تا نشان دهد كه اكنون در يك محيط مجازي پايتون فعاليت مي كنيد. خط فرمان شما اكنون چيزي شبيه به اين را خواهد بود: (my_project_env)user@host:~/my_project_dir$
در اين مرحله ، شما آماده نصب Jupyter در اين محيط مجازي هستيد.
مرحله 3 – نصب Jupyter
با فعال بودن محيط مجازي ، Jupyter را با نمونه محلي pip نصب كنيد.
توجه: هنگامي كه محيط مجازي فعال مي شود (هنگامي كه اعلان شما پيش از خودmy_project_env را دارد ، به جاي pip3 از pip استفاده كنيد ، حتي اگر از پايتون 3 استفاده مي كنيد. كپي محيط مجازي ابزار هميشه بدون در نظر گرفتن نسخه پايتون ، pip نامگذاري ميشود.
⦁ (my_project_env)Sammy@your_server:~/my_project_dir$ pip install jupyter

در اين مرحله ، شما با موفقيت همه نرم افزارهاي مورد نياز براي اجراي Jupyter را نصب كرده ايد. اكنون مي توانيم سرور مجازي notebook را شروع كنيم.
مرحله 4 – Jupyter notebook را اجرا كنيد
اكنون همه موارد لازم براي اجراي Jupyter notebook را داريد! براي اجراي آن ، دستور زير را اجرا كنيد:
⦁ (my_project_env)Sammy@your_server:~/my_project_dir$ jupyter notebook
⦁
يك گزارش از فعاليتهاي Jupyter notebook به ترمينال چاپ مي شود. هنگامي كه Jupyter notebook را اجرا مي كنيد ، روي يك شماره پورت خاص اجرا مي شود. اولين notebook كه اجرا مي كنيد از پورت 8888 استفاده مي كند. براي بررسي شماره پورت خاصي كه Jupyter Notebook روي آن در حال اجرا است ، به خروجي فرمان مورد استفاده براي شروع آن مراجعه كنيد:
Output
[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/my_project_dir
[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

اگر Jupyter notebook را روي يك رايانه محلي اجرا مي كنيد (نه بر روي سرور مجازي) ، مي توانيد به URL نمايش داده شده برويد تا به Jupyter Notebook برويد. اگر Jupyter notebook را بر روي يك سرور مجازي اجرا مي كنيد ، بايد همانطور كه در بخش بعدي بيان شده است ، با استفاده از تونل سازي SSH به سرور مجازي وصل شويد.
در اين مرحله ، مي توانيد اتصال SSH را باز نگه داريد و Jupyter notebook را در حال اجرا نگه داريد يا مي توانيد پس از تنظيم تونل سازي SSH ، از برنامه خارج شويد و مجدداً آن را اجرا كنيد. بياييد فرآيند Jupyter notebook را متوقف كنيم. بعد از تنظيم تونل سازي SSH دوباره آن را اجرا خواهيم كرد. براي متوقف كردن فرآيند Jupyter Notebook ، CTRL + C را فشار دهيد ، Y را تايپ كنيد و سپس ENTER را بزنيد. خروجي زير نمايش داده مي شود:
Output
[C 21:28:28.512 NotebookApp] Shutdown confirmed
[I 21:28:28.512 NotebookApp] Shutting down 0 kernels

اكنون تونل SSH را تنظيم خواهيم كرد تا بتوانيم به notebook دسترسي پيدا كنيم.
مرحله 5 – با استفاده از تنظيم SSH به سرور مجازي متصل شويد
در اين بخش نحوه اتصال به رابط وب Jupyter notebook با استفاده از تونل زني SSH را نشان خواهيم داد. از آنجا كه Jupyter notebook روي پورت خاصي روي سرور مجازي اجرا مي شود (مانند: 8888 ،: 8889 و غيره) ، تونل سازي SSH شما را قادر مي سازد به صورت ايمن به پورت سرور مجازي وصل شويد.
دو بخش زير نحوه ايجاد يك تونل SSH از 1) مك يا لينوكس يا 2) ويندوز را شرح مي دهد. لطفاً براي رايانه محلي خود به بخش فرعي مربوطه مراجعه كنيد.
تنظيم SSH با Mac يا Linux
اگر از كامپيوتر محلي Mac يا Linux استفاده مي كنيد ، مراحل ايجاد يك تونل SSH مشابه استفاده از SSH براي ورود به سرور مجازي راه دور است ، به جز اينكه در فرمان ssh پارامترهاي ديگري وجود دارد. در اين زير مجموعه پارامترهاي اضافي مورد نياز در فرمان ssh براي تونل زني موفقيت آميز ارائه خواهد شد.
تونل زني SSH با اجراي دستور SSH زير در يك پنجره ترمينال محلي جديد قابل انجام است:
⦁ $ ssh -L 8888:localhost:8888 your_server_username@your_server_ip
⦁
دستور ssh اتصال SSH را باز مي كند ، اما -L مشخص مي كند كه پورت داده شده در هاست محلي (كلاينت) بايد به ميزبان و پورت داده شده در سمت از راه دور (سرور مجازي) ارسال شود. اين بدان معني است كه هر آنچه در شماره پورت دوم (به عنوان مثال 8888) روي سرور مجازي اجرا مي شود ، در اولين شماره پورت (به عنوان مثال 8888) در رايانه محلي شما ظاهر مي شود.
به صورت اختياري پورت 8888 را به يكي از انتخاب هاي خود تغيير دهيد تا از استفاده از پورتي كه قبلاً توسط يك فرآيند ديگر استفاده شده است خودداري كنيد.
server_username نام كاربري شما (به عنوان مثال Sammy) در سرور مجازي ي است كه شما ايجاد كرده ايد و your_server_ip آدرس IP سرور مجازي شماست.
به عنوان مثال ، براي نام كاربري sammy و آدرس سرور مجازي 203.0.113.0 ، اين دستور عبارت است از:
⦁ $ ssh -L 8888:localhost:8888 sammy@203.0.113.0
⦁

اگر بعد از اجراي دستور ssh-L خطايي ظاهر نشد ، مي توانيد به محيط برنامه نويسي خود برويد و Jupyter notebook را اجرا كنيد:
(my_project_env)Sammy@your_server:~/my_project_dir$ notebook
خروجي را با URL دريافت خواهيد كرد. از يك مرورگر وب در دستگاه محلي خود ، رابط وب Jupyter Notebook را با URL كه با http: // localhost: 8888 شروع مي شود ، باز كنيد. اطمينان حاصل كنيد كه شماره توكن (token) درج شده است ، يا وقتي در http: // localhost: 8888 از شما خواسته شد رشته شماره توكن را وارد كنيد.
تونل زني SSH با ويندوز و Putty
اگر از ويندوز استفاده مي كنيد ، مي توانيد با استفاده از Putty يك تونل SSH ايجاد كنيد.
همانطور كه نشان داده شده است ابتدا آدرس سرور مجازي يا آدرس IP را به عنوان نام ميزبان وارد كنيد:

سپس ، براي بازكردن منو ، روي SSH در پايين صفحه سمت چپ كليك كرده و سپس روي Tunnels كليك كنيد. براي دسترسي به Jupyter در دستگاه محلي خود ، شماره پورت محلي را كه مي خواهيد استفاده كنيد وارد كنيد. 8000 يا بيشتر را انتخاب كنيد تا از پورت هاي استفاده شده توسط ساير سرويس ها استفاده نكنيد ، و مقصد را localhost:8888 تعيين كنيد كه 8888 تعداد پورتي است كه Jupyter notebook در آن كار مي كند.
اكنون روي دكمه Add كليك كنيد و پورت ها بايد در ليست Forwarded ports ظاهر شوند:

در آخر ، بر روي دكمه Open كليك كنيد تا از طريق SSH به سرور مجازي وصل شويد و پورت هاي مورد نظر را تونل بزنيد. براي اتصال به Jupyter notebook كه روي سرور مجازي اجرا مي شود ، به http: // localhost: 8000 (يا هر پورتي كه انتخاب كرديد) در يك مرورگر وب برويد. اطمينان حاصل كنيد كه شماره توكن درج شده است ، يا وقتي در http: // localhost: 8000 از شما خواسته شده است رشته شماره توكن را وارد كنيد.
مرحله 6 – استفاده از Jupyter notebook
در اين بخش به اصول استفاده از Jupyter notebook مي پردازيم. اگر در حال حاضر Jupyter notebook را اجرا نمي كنيد ، آن را با دستور Jupyter notebook شروع كنيد.
اكنون بايد با استفاده از يك مرورگر وب به آن متصل شويد. Jupyter notebook ابزاري بسيار قدرتمند با ويژگي هاي بسيار است. در اين بخش چند ويژگي اساسي براي تشريح شما در استفاده از notebook ارائه شده است. Jupyter notebook تمام فايل ها و پوشه هاي موجود در دايركتوري را كه از آن استفاده مي شود نشان مي دهد ، بنابراين وقتي در حال كار روي يك پروژه هستيد ، حتماً آن را از ديركتوري پروژه شروع كنيد.
براي ايجاد يك فايل notebook جديد ، از منوي كشويي بالا سمت راست New > Python 3 را انتخاب كنيد:

يك notebook را باز مي كند. اكنون مي توانيم كد پايتون را در سلول اجرا كنيم يا سلول را به نشانه گذاري تغيير دهيم. به عنوان مثال ، با كليك كردن بر روي Cell> Cell Type> Markdown از نوار پيمايش بالا ، اولين سلول را براي پذيرش Markdown تغيير دهيد. اكنون مي توانيم با استفاده از Markdown يادداشت هايي بنويسيم و حتي معادلات را با قرار دادن آنها بين نمادهاي $ $ در LaTeX بگنجانيم. به عنوان مثال ، پس از تغيير آن به نشانه گذاري ، موارد زير را در سلول تايپ كنيد:
# First Equation

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

where $x = 2$

براي تبديل علامت گذاري به متن غني ، كليدهاي CTRL و ENTER را فشار دهيد. بايد خروجي مشابه زير دريافت كنيد:

مي توانيد از سلول هاي علامت گذاري به عنوان يادداشت استفاده كرده و كد خود را مستند كنيد. بياييد آن معادله را اجرا كنيم و نتيجه را چاپ كنيم. روي سلول بالا كليك كنيد ، سپس كليدهاي ALT و ENTER را با هم فشار دهيد تا يك سلول در زير آن اضافه شود. كد زير را در سلول جديد وارد كنيد.
x = 2
y = x**2
print(y)

براي اجراي كد ، CTRL + ENTER را فشار دهيد. نتايج زير را دريافت خواهيد كرد:

اكنون توانايي وارد كردن ماژول ها و استفاده از notebook را همانطور كه مي خواهيد با هر محيط توسعه Python ديگر خواهيد داشت!
نتيجه
اكنون مي توانيد با استفاده از Jupyter notebook كد پايتون و يادداشت هاي قابل تكرار را در Markdown بنويسيد. براي بازديد سريع از Jupyter Notebooاز داخل رابط ، و كسب اطلاعات بيشتر Help > User Interface Tour را از منوي پيمايش بالا انتخاب كنيد.
از اينجا ، مي توانيد با خواندن مقاله تجزيه و تحليل داده ها و تجسم سازي با pandas و Jupyter notebook در پايتون 3 ، شروع به تجزيه و تحليل داده ها و تجسم سازي كنيد.

از اين لينك ها زير مي توانيد آمورش هاي بيشتري براي لينوكس پيدا كنيد :

چگونه به Ubuntu 20.04 Focal Fossa ارتقا دهيد

نحوه ايجاد نماها (Views) براي توسعه وب Django

نصب Mount NFS در اوبونتو 20.04

نحوه توسعه برنامه ها در Kubernetes با Okteto

نصب و پيكربندي Laravel با Nginx در اوبونتو 20.04

نحوه تنظيم Jupyter Notebook با پايتون در Ubuntu 20.04

نصب Jitsi Meet در Debian 10

نصب و پيكربندي Nextcloud در اوبونتو 20.04

نصب و پيكربندي Ansible در اوبونتو 20.04

كلمات كليدي خريد سرور