[譯] 如何在遠端伺服器上執行 Jupyter Notebooks

Patrick同志發表於2019-04-16
伺服器

[譯] 如何在遠端伺服器上執行 Jupyter Notebooks

Jupyter Notebook 是許多資料科學家工具庫中的主要工具。Jupyter Notebook 作為一種工具，可以讓人們通過互動的方式，更容易地進行資料分析、建立模型原型、進行試驗等等，從而提高生產率，縮短「寫程式碼 —— 看結果」這個迴圈反饋的時間。

很多情況下在筆記本或工作站上執行 Jupyter Notebook 已經足夠了。但如果是在對大型資料集操作，或處理資料要消耗大量運算力，或建立的學習模型相當複雜，就需要比膝上型電腦更強大的計算力。可能你在規模較大的圖上執行 圖卷積網路（Graph Convolutional Networks, GCNN），或在大量文字語料中運用帶遞迴神經網路的機器翻譯演算法，就需要更多 CPU 核心、RAM、或多個 GPU。幸運的是，你需要的這些資源，可能在遠端伺服器上都有！

如果你的伺服器支援圖形使用者介面（Graphical User Interface, GUI），那麼你可以直接使用 遠端桌面軟體 直接訪問伺服器，就跟平時在筆記本上使用 Jupyter Notebook 一樣。

然而很多伺服器並沒有 GUI。這樣的話，可以先在你膝上型電腦上寫好 Python 指令碼，然後使用小部分的資料進行試驗，證明指令碼可以正確執行，最後再複製到遠端伺服器上用命令列執行。甚至可以先在 Notebook 上試驗，再使用 jupyter nbconvert --to script your_notebook.ipynb 命令，將 Notebook 內容匯出到指令碼。這樣雖然可以讓程式碼在遠端伺服器上執行，可惜的是，你再也不能使用 Jupyter Notebook 來互動式地進行諸如對模型進行試驗或對結果視覺化了。

本文將向你展示，如何在遠端伺服器上執行 Jupyter Notebook，如何膝上型電腦上訪問，以及如何用兩條 bash 命令，讓整個過程更簡單。

啟動遠端 Notebook 伺服器

使用 Secure Shell Protocol （SSH）在遠端伺服器上啟動 Jupyter Notebook 伺服器。 SSH 可以給遠端伺服器傳送命令，基本語法如下：

ssh username:password@remote_server_ip command
複製程式碼

具體命令要根據你情況來定。就我而言，由於跟其他人共享同一個遠端伺服器，因此沒有在共享環境中安裝 Jupyter。第一步是進入到我自己的工程目錄，啟動虛擬環境，再啟動 Notebook 伺服器。具體而言，就是在遠端伺服器上執行以下三個 bash 命令：

cd project_folder
. virtual_environment/bin/activate
jupyter notebook --no-browser --port=8889
複製程式碼

我使用 jupyter notebook 命令來啟動 Jupyter Notebook，該命令帶有 --no-browser 標識，因而沒有啟動瀏覽器，因為遠端伺服器如果沒有 GUI 的話，並不能顯示瀏覽器。我還使用 --port=8889 把預設埠 8888 改為 8889，這是我個人的偏好，這樣本地和遠端的兩個 Notebook 用的就是不同的埠，就更容易檢視程式碼究竟是在哪執行了。

要在遠端伺服器上執行命令，先執行以下組合程式碼。

nohup ssh -f username:password@remote_server_ip "cd project_folder; . virtual_environment/bin/activate; jupyter notebook --no-browser --port=8889"
複製程式碼

注意，我用 ; 將一行程式碼的三個命令分開，而沒有用行分隔符。執行這段程式碼後，Jupyter Notebook 會在 8889 埠啟動，並在後臺執行。最後我加了給 ssh 命令加了 -f 把程式推進後臺，還加了 nohup 命令，靜默了程式的所有輸出，這樣就能繼續使用終端視窗了。這裡 有更多關於 nohup 命令的資訊。

訪問你的 Notebook

鍵入以下 URL 就能訪問 Notebook 了

remote_server_ip:8889
複製程式碼

需要你記住 IP 地址，或把網頁加入書籤也可。不過使用 轉發埠 命令，就能跟在本地 Notebook 一樣簡單地訪問遠端 Notebook 了，命令如下：

nohup ssh -N -f -L localhost:8889:localhost:8889 username:password@remote_server_ip
複製程式碼

-N 是在告訴 ssh 沒有遠端命令要執行，此刻不用執行任何遠端命令。跟前面一樣，-f 將 ssh 進行推入後臺。最後的 -L 則明確了埠轉發的配置，語法是 local_server:local_port:remote_server:remote_port。該配置使所有本地（比如你的膝上型電腦）給 8889 埠的請求，全都發給遠端伺服器的 8889 埠，遠端伺服器的地址是 username:password@remote_server_ip。跟上文一樣，nohup 命令靜默了輸出。

上面命令的主要作用就是，在你自己瀏覽器上也能訪問遠端 Jupyter Notebook 了，地址是

localhost:8889
複製程式碼

這就彷彿在本地執行 Notebook 一樣。

終止遠端 Notebook 伺服器

原則上可以讓 Notebook 服務在遠端伺服器上一直執行（除非重啟或崩潰），但也可能要終止服務，比如要升級 jupyter。有兩種方式終止：一是通過瀏覽器，二是通過命令列。

通過瀏覽器視窗

新版本的 Jupyter Notebook 中，能在瀏覽視窗右上方找到退出按鈕，如下圖所示。單擊後，就得使用之前的啟動命令重啟伺服器了。

The Quit Button

通過命令列

你要是不能把 Jupyter 升級到有退出按鈕的較新版本，或你更喜歡用終端，也可以通過命令列終止伺服器：

jupyter notebook stop 8889
複製程式碼

其中 8889 是埠號。要在遠端伺服器執行這段程式碼，先使用以下命令：

ssh username:password@remote_server_ip "`jupyter notebook stop 8889"`
複製程式碼

不幸的是，這個命令有 bug，但我依然將這個寫在這，期待以後或許可行。不過還有變通做法，就是直接使用以下命令，將 jupyter 程式終止。

ssh username:password@remote_server_ip "pkill -u username jupyter`"`
複製程式碼

其中 -u username 表示只終止由 username 啟動的 jupyter 程式。這樣做的缺點是，你正在執行的所有 Notebook 服務都將被終止。當然也可以登陸遠端伺服器，啟動 Notebook 服務，把終端視窗開著，手動管理伺服器。還能使用常用的 CTRL+C 鍵盤命令關閉 Notebook 伺服器。

工作流程梳理

記住所有命令很累贅。幸虧我們能給每個命令起別名，以簡化流程。將下列程式碼加入 ~/.bashrc 檔案：

alias port_forward='nohup ssh -N -f -L localhost:8889:localhost:8889 username:password@remote_server_ip'
alias remote_notebook_start='nohup ssh -f username:password@remote_server_ip "cd rne; . virtual_environment/bin/activate; jupyter notebook --no-browser --port=8889"; port_forward'
alias remote_notebook_stop='ssh username:password@remote_server_ip "pkill -u username jupyter"'
複製程式碼

在終端輸入 source .bashrc 載入這些命令。這樣就能在終端上用 remote_notebook_start 和 remote_notebook_stop 命令，分別啟動（同時設定埠轉發）和關閉遠端 Notebook 伺服器了。

總結

本文展示瞭如何使用 bash 命令來啟動，訪問和終止遠端伺服器上的 Jupyter Notebook，還展示瞭如何建立 bash 別名使上述流程更容易。

希望這些命令能夠提到你在資料科學上的工作效率，並幾乎無縫地讓你從 Jupyter Notebook 和遠端伺服器上可用的計算資源中同時獲益。

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