Jupyter notebookをセットアップする

ブログに書くほどではない小さな話題についてブラウザ上で気軽にメモを取れる環境を構築したいなと思っていました。欲しい条件としては

Markdownなどのマークアップ言語で書ける
LaTeXの記法で数式を記述できる
ほぼリアルタイムで数式が正しく書けたかチェックできる

という感じでした。

以前見かけたバイオインフォマティクスで実験ノートを取ろうというプレゼンではDocBaseというサービスが紹介されていました。

バイオインフォマティクスで実験ノートを取ろう from Masahiro Kasahara

www.slideshare.net

試してみたのですが、

数式のレンダリングがリアルタイムでない（中の人によるとリアルタイムらしいのですが、それに気が付かない程度に遅い）
月額使用料が最低1000円とあまり手軽でない
まだ実績のないサービスにドキュメントを保存するのは不安がある

という理由から積極的に使う気にはなれませんでした。

という話をTwitterに書いたらJupyterを使ったらよいのではないかという提案をいただきました。
JupyterはIPython NotebookがPython以外の言語にも対応するにあたってスピンオフしたプロジェクト（要出典）らしいです。
使ってみたらいい感じだったのでインストール方法をメモしておきます。

インストール

サーバー上にWebサービスを立ててブラウザからアクセスして使う方法を説明します。

公式ドキュメントを読みました。
pipなどの適当な環境が整っていれば

pip install jupyter

だけで完了です。

SSHポートフォワードの設定

ssh user@example.com -L 8888:localhost:8888

を実行すると、localhostの8888にSSH先のサーバーから見たlocalhost（つまりSSH先のサーバー自身）の8888がマップされた状態でSSH接続できます。
その状態で

jupyter notebook

を実行するとURLが表示されます。
ローカルでそのURLにアクセスするとサーバー上のjupyter notebookに接続できます。

バックグラウンドで実行したい場合は、サーバー上で

nohup jupyter notebook > /dev/null 2>&1 &

でjupyter notebookを立ち上げてログアウトし、ローカルで

ssh -f user@example.com -L 8888:localhost:8888 -N

とすればよいです。（-fはバックグラウンド実行のオプション、-Nはリモートで何もしないオプション）

踏み台サーバーがある場合には~/.ssh/configに

Host fumidai
    Hostname fumidai.example.com
    User hoge
    ForwardAgent yes

Host main
    Hostname main.example.com
    User hoge
    ProxyCommand ssh -W %h:%p fumidai

と書いたうえで

ssh -f main -L 8888:localhost:8888 -N

とすればいいはずです。

サーバーで動かす

SSHによる方法を知らなかった時の記述です。
あまりいい方法ではないですが、残しておきます。

これも公式ドキュメントを見ました。

まずはパスワードを設定します。

jupyter notebook --generate-config
python
> from notebook.auth import passwd
> passwd()

として出てくるパスワード入力プロンプトに適当にパスワードを入力すると

'sha1:67c9e60bb8b6:9ffede0825894254b2e042ea597d771089e11aed'

のように暗号化されます。

~/.jupyter/jupyter_notebook_config.pyを開き、c.NotebookApp.password〜と書いてある行のコメントアウトを解除して、

c.NotebookApp.password = u'sha1:67c9e60bb8b6:9ffede0825894254b2e042ea597d771089e11aed'

のようにコピペします。

次にパスワードを平文で送らないようにするためにhttpsにする設定を行います。

openssl req -x509 -nodes -days 365 -newkey rsa:2048 -sha256 -keyout mykey.key -out mycert.pem
jupyter notebook --certfile=mycert.pem --keyfile mykey.key

のようにして証明書を設定します。
ドキュメントの通りのコマンドでやるとサポートされていない種類の証明書が出てくるようなので鍵の種類を変更しましたがこれでも古いらしいので気になる方は正しい設定を調べてください。また、この証明書だと誰にも認証されていないのでChromeなどでアクセスしたときに警告画面が出てしまいます。最近はやりのLet's Encryptとかを使えば解決しそうですがそんなに頑張ることでもないので無視します。

※追記
Let's Encryptで得た証明書を使えば警告なくアクセスできるようになりました。

git clone https://github.com/letsencrypt/letsencrypt
cd letsencrypt
./letsencrypt-auto --help
./letsencrypt-auto --apache -d your.domain

ここではまったのは、一度Apacheなどの80番ポートをlistenしているプロセスを止めないといけないことと、ファイアウォール設定を変えて443番ポートにアクセスできるようにしないといけないということです。

鍵や証明書は/etc/letsencrypt/archive/ドメイン名/に置かれていますが、rootでないとアクセスできないので一般ユーザ権限で動かすJupyter notebookからはアクセスできませんでした。よい解決策が思い浮かばなかったので無理やりホームディレクトリにコピーすることでアクセスできるようにしましたが、セキュアな解決策ではないのでよろしくないです。

~/.jupyter/jupyter_notebook_config.pyを開き、各設定のコメントアウトを解除しながら次のように設定していきます。

c.NotebookApp.certfile = u'/absolute/path/to/your/certificate/mycert.pem'
c.NotebookApp.keyfile = u'/absolute/path/to/your/certificate/mykey.key'
c.NotebookApp.ip = '*'
c.NotebookApp.password = u'sha1:bcd259ccf...<your hashed password here>'
c.NotebookApp.open_browser = False
c.NotebookApp.port = 8888

ここまで設定できたら

jupyter notebook

で起動して、ブラウザでhttps://自分のサイト:8888/にアクセスすれば動かせるようになります。

スクリーンショット

アクセスすると（証明書の警告画面の後で）パスワード入力画面になるので、パスワードを入力して入ります。
f:id:kivantium:20160121004844p:plain:w600

NewからNotebooksを選びます。"Kernel"を追加するとPython以外も選べるようになるらしいです。(IPython kernels for other languages · ipython/ipython Wiki · GitHub)
Markdownしか書かない時にPythonを選ぶのもおかしいのでいい感じのkernelを追加したいのですが、どれがいいのかよく分かっていません。
f:id:kivantium:20160121004935p:plain:w600