在Docker中部署JupyterNotebook/JupyterHub
发现自己已经大半年没有更新博客了，主要还是忙，我觉得还是要把博客捡起来，不论是做环境搭建的整理还是技术点的记录都是好的，这个时间还是得花。不然时间一场就都忘了。
目录
- 写在前面
- JupyterNotebook的搭建
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- 镜像的选择
- 启动容器
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- 容器参数配置——密码登录
- 容器参数配置——文件夹映射
- 容器参数配置——Jupyer后台运行
- 容器参数配置——SSL证书配置与反向代理
- JupyterHub的搭建
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- 什么是JupyerHub
- 搭建JupyerHub
写在前面
从题目中可以猜到，本篇博文会分成两个部分:
- JupyterNotebook的搭建
- JupyterHub的搭建
当然本次的搭建都是在Docker中完成的，在Docker中搭建环境个人认为与本地搭建有以下优势：
- DockerHub上有全球开发者提供的现成镜像，包括一些软件开发商提供的官方镜像，可以节省我们搭建环境的时间，因为有一些莫名其妙的BUG会困扰我们数小时甚至数天。
- 已经搭建好的镜像可以很方便地进行迁移，也就是说，如果我们到了一个新环境，不需要再重复造轮子搭建环境了。
- 最重要的：正因为Docker搭建环境的便携性，我们可以把更多的精力花在技术本身，而不是各种个样的环境构建上。
这里简单介绍以下JupyterNotebook，我习惯性的叫它为朱比特，对应的就是爱情之神丘比特，主要还是谐音的关系。以Python为例，Jupyter是一个可交互式的编程平台，它基于iPython ，类似IDLE，但是有比原生IDLE更强大的功能，例如可以支持Markdown、Latex等语法，同时，Matplotlib等绘图库也可以inline展示，这对数据分析、机器学习、人工神经网络的调参，编程语言教学等具有重大意义。可以发现，国内外的一些Python库的教学视频，很多都是基于Jupyter的。由于我本人是从事大数据的，因此也打算在进行数据分析时，从原来的PyCharm切换到Jupyter。
JupyterNotebook的搭建
在Docker中搭建JupyterNotebook的过程很简单，一共分为两步
- 选取并拉取镜像
- 容器参数设置与启动容器
镜像的选择
在官方的Docker镜像选择文档中，提供了一系列镜像，它们分别对应于不同的需求。
- jupyter/base-notebook
- jupyter/minimal-notebook
- jupyter/r-notebook
- jupyter/scipy-notebook
- jupyter/tensorflow-notebook
- jupyter/datascience-notebook
- jupyter/pyspark-notebook
- jupyter/all-spark-notebook
其中jupyter/base-notebook是所有镜像的基础。
根据需求选择好镜像后，就可以pull镜像了，例如选择了jupyter/datascience-notebook，则在终端中执行以下命令:
$ docker pull jupyter/datascience-notebook
启动容器
你可以直接使用docker run来启动容器，即按照官方文档中最简单的启动方法
docker run -p 8888:8888 jupyter/scipy-notebook:latest
利用这种方式启动容器时，Jupyter会运行在8888端口上，同时，所有的操作都是一次性的，也就是说，不会持久化到磁盘，在容器被关闭后，都会被删除。
这里介绍一些常用的参数配置
- 密码登录
- 文件夹映射
- Jupyer后台运行
- SSL证书配置与反向代理
容器参数配置——密码登录
默认情况下，Jupyter是不需要密码的，自己用还行，要是想在云服务器上搭建，就会产生安全问题。
Juyter使用的是sha1加密算法，虽然都是sha1，但是我们不能将明文用python自带的hashlib库进行加密后直接使用，要使用Jupyer自带的命令进行生成。
具体可以参考如下做法：
1、 使用最朴素的方式启动一个临时Jupyer容器
2、从网页打开Jupyer，并新建一个笔记本。或者以交互模式进入容器，打开Python的原生交互界面。这里以后者为例。
3、依次运行以下代码：from notebook.auth import passwd passwd()输入密码和确认密码后，你会得到一个以
sha1开头的字符串，类似sha1:67c9e60bb8bxxxxxxaed将整个字符串复制，包括``sha1`这个前缀。
然后，运行容器时，加上--NotebookApp.password参数即可。
$ docker run -d -p 8888:8888 jupyter/base-notebook start-notebook.sh --NotebookApp.password='sha1:74ba40f8xxxxxe'
启动服务后，在浏览器端会显示这样的效果：
容器参数配置——文件夹映射
前面我们所有的操作都是临时的，在容器被关闭后，所有的数据都会丢失，因此，在一般情况下，有必要将数据持久化。Docker自带这样的功能，也就是才启动容器时，增加参数-v。在Jupyer中，我们要将外部文件夹映射到/home/jovyan/work。
以下是命令示例：
$ docker run -p 10000:8888 -v /your/local/folder:/home/jovyan/work jupyter/r-notebook
容器参数配置——Jupyer后台运行
直接在容器启动时加参数`-d``即可。
以下是命令时例：
docker run -d -p 8888:8888 jupyter/scipy-notebook:latest
容器参数配置——SSL证书配置与反向代理
默认情况下，Jupyer使用http，但是现在主流是https，Jupyer官方也建议使用https。这对本地来说无关紧要，对于部署在外网环境的，还是建议使用https。
JupyerNotebook Docker官方镜像也提供了设置https的方法。
我们从运营商申请到SSL证书时候，会有多种格式，这里我们选择Apache的就可以了。
在部署时，我们值需要.key和.crt文件，并且将原文件重命名为notebook.key和notebook.crt。首先要先将证书所在的文件夹映射至容器中，这里是/etc/ssl/notebook。
⚠️：Docker可以支持多个文件夹的映射，即多个
-v参数，所以这里的映射与之前持久化的映射并不冲突。
然后运行以下命令：
docker run -d -p 8888:8888 \
-v /some/host/folder:/etc/ssl/notebook \
jupyter/base-notebook start-notebook.sh \
--NotebookApp.keyfile=/etc/ssl/notebook/notebook.key
--NotebookApp.certfile=/etc/ssl/notebook/notebook.crt
容器成功运行后，8888端口就不再提供http服务，而是https服务。
最后，简单说一下反向代理问题，现在主流的服务器，例如Apache、Nginx都有反向代理功能，Apache的可以参考我的博客：
- Apache设置https反向代理
- 使用Apache的虚拟主机以及代理搞定多个网站的子域名(包括跨域情况)解析问题->其实这就是http反向代理
如果不是Apache，Jupyer官方也提供了相关指南
设置好网站的反向代理后，需要注意的是Jupyter是用Socket来与Kernel进行通信的，所以还要开启服务器软件的Socket反向代理功能。 在这里，http情况下对应的是ws，https对应的是wss。这些在上面提及的官方指南中也有说明。
JupyterHub的搭建
本节，首先介绍一下什么是JupyterHub，以及它与JupyterNotebook的关系，然后简单介绍一下搭建过程。
什么是JupyerHub
JupyerHub是一个多用户的JupyerNotebook管理器。默认情况下，JupyerNotebook是不支持多用户使用的。而JupyterHub刚好弥补了这一缺点。在Docker中，JupyterHub更像一个守卫，首先，你要通过身份验证，然后，通过一个叫Spawn的机制为每一个通过验证的用户生成一个新的Docker容器，这样就可以多用户使用JupyterNotebook了。
同时，JupyerHub还支持文件夹共享，这个对于多用户协作来说是刚需，而这是普通JupyerNotebook做不到的。
搭建JupyerHub
这里推荐一篇文章，讲得很仔细，我参照他说的做，一次成功，也推荐给大家。我就不赘述了，避免重复造轮子。
使用Docker安装多用户版的JupyterHub