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《Python – 建立 Jupyter Notebook 雲端開發環境》上篇：DigitalOcean Droplet 設定
Steven Tseng
- 21 mins
DigitalOcean 的 Droplets 是用 Linux 作業系統建立的虛擬機器 (Virtual Machine, VM)，對於多數只熟悉 Windows 的使用者來說，如果想要使用 DigitalOcean 的 Droplet 建立 Jupyter Notebook 開發環境，以便在進行 Python 開發的時候不受桌機或筆電的規格限制，或是可以長時間運行程式 (例如爬蟲、蒐集資料等)，通常在 Droplets 的設定、Linux 的操作以及 Jupyter Notebook 的安裝會是最大的入門障礙。
相關應用包含了：
- 爬蟲、蒐集資料
- 自動化演算法、程式交易
在這個系列文章中，我們將按步驟說明需要準備的工具：
- 為了能在 Window 上操作、設定 Droplet，需要安裝 PuTTY 終端控制台、取得加密金鑰、使用 SSH 連線，才能安全的傳輸操作命令。
- 在 DigitalOcean 建立符合需求的 Droplet。
- Droplet 上安裝 Jupyter Notebook 的準備工作
- 安裝 Jupyter Notebook，並開始使用。
本文內容包含上述的 1 與 2，加密金鑰的準備以及建立 Droplet 雲端主機。
準備 SSH 連線的加密金鑰
為了能在 Window 上操作、設定 Droplet 雲端主機，需要安裝 PuTTY 終端，利用 PuTTY 的金鑰產生器取得金鑰，後續透過 SSH 連線時才能安全的傳輸操作指令。
安裝 PuTTY 終端
首先，到 PuTTY 官方網站的下載頁面。
在 Package files 中找到適合自己電腦作業系統版本的 *.msi 檔案，下載並跟著安裝精靈 (Installation Wizard) 完成安裝。
註：檢查電腦的作業系統是 32 還是 64 位元，安裝相對應的 MSI 檔案。
開始安裝 PuTTY
完成安裝
完成安裝之後，從電腦的開始選單中找到並執行 PuTTYgen 程式。
產生公開金鑰 Public Key
從 PuTTY Key Generator (PuTTYgen) 的介面中，可以選擇要產生的金鑰種類。這裡我們使用預設的 RSA 演算法並按下 Generate 按鈕開始產生金鑰。
由於金鑰的產生方式仰賴於使用者將滑鼠放置在介面中空白處，並隨意移動滑鼠指標的方式，根據移動的隨機性與亂度、他人難以重現的軌跡，製作出金鑰。
持續移動滑鼠直到完成度到達 100%。
完成後就能在文字框中看到 Public Key 了。先將 Public Key 複製貼到電腦的記事本中，待後續設定 DigitalOcean Droplet 的加密連線 SSH 時使用。
註：文字框中無法使用 Ctrl + A 選取所有文字。記得確保完整選取、複製文字框中的 Public Key 內容。
儲存私密金鑰 Private Key
畫面中會看到「Passphrase」的設定欄位，設定之後每次登入主機時都會需要輸入 Passphrase 以避免他人取得私鑰時也可以直接登入主機。
當然也有其他機制可以避免重複性輸入 Passphrase 的麻煩，我們留待未來再與大家分享。
設定 (或不設定) Passphrase 之後，按下 Save private key 按鈕 (如上圖) 將 Private Key 保存至電腦中。(副檔名為 *.ppk)
設定 PuTTY 終端
主機連線位址
在 PuTTY 終端的設定介面中，在 Session 下的 Host Name (or IP address) 欄位中輸入 Droplet 主機的 IP 位址。
在下方 Saved Sessions 欄位中命名 Session 名稱 (例如：DigitalOcean)，並點擊右邊的 Save 按鈕儲存設定。
SSH 連線設定
在 PuTTY 終端的設定介面中，Connection > SSH > Auth 下的 Private key file for authentication 選取前面步驟中儲存好的 Private Key 檔案路徑。
註：記得回到 Session 頁面再次點擊 Save 才能儲存設定。
後續按下 Open 就可以打開終端模式 (Console Mode) 與主機連線了。
參考 DigitalOcean 的說明文件 – How to Create SSH Keys with PuTTY on Windows。
如何找回遺忘的公開金鑰？
就像密碼一樣，我們時常也會忘記以前設定過的密碼。公開金鑰在設定完之後，有很高的機會未來想再次利用相同的金鑰時，卻找不到當初暫時保存的記事本文件檔案。
別擔心，只要 Private Key 有保存在電腦中，都還是可以透過 PuTTYgen 找回遺忘的 Public Key。
- 執行、開啟 PuTTYgen
- 在 Actions 下的 Load an existing private key file 右邊，按下 Load 按鈕
- 找到之前儲存的 Private Key 檔案
- 按下開啟
如果當時儲存 Private Key 的時候有設定 Passphrase 的話，需要輸入 Passphrase；如果沒設定的話，按下開啟就能看到 Public Key 顯示在介面上了。
註冊 DigitalOcean 帳號，取得免費額度 $100
首先，我們先完成 DigitalOcean 的帳號註冊，可以直接使用 email 帳號或 Google 帳號註冊。
> 前往 DigitalOcean 免費額度 $100 註冊頁面
註冊過程中需要提供信用卡資料，註冊完成後即可在登入後的管理頁面中看到免費試用額度美金 $100 了。
DigitalOcean 很大方的提供了相當高的免費試用額度。
提醒：經過 60 天的試用期測試後，如果覺得 DigitalOcean 提供的服務無法滿足需求，記得要將創建的主機 Destroy、選取的加值服務取消掉，避免試用期滿後開始計費。
在 DigitalOcean 上建立新的 Droplets
登入 DigitalOcean 帳號之後，可以看到右上有個 Create 按鈕。
從 Create 選單中選擇建立 Droplets 之後就會進入設定畫面。
選擇作業系統版本
OS 版本我們選擇安裝：
- Ubentu 20.04 x64 版
選擇規格、方案
接著選擇主機的規格，規格決定了每個月的費用支付方案。
對剛入門或是以測試目的為主的人來說，可以選擇一般的 CPU 規格，最為經濟實惠每個月只要美金 $5 元。實際上是按小時計算費用，不使用的時候可以直接 Destroy Droplet 相當划算，不會有多餘的成本。
主機規格：
- 1 CPU、1 GB、25 GB SSD、1 TB 資料傳輸
選擇主機地點
下一步是主機的座落地點，可以選擇距離你最近的地點網路傳輸效率較高一些。
主機地點：
- Singapore
設定 SSH 金鑰
終於來到了這個步驟，還記得在前面我們已經將 SSH 連線使用的加密金鑰準備好了嗎？我們來把 SSH Key 加上。
首先，點擊 New SSH Key 按鈕。
註：如同畫面所示，也可以使用之前建立過的金鑰，像是我在使用 CloudPages、ServerAvatar 伺服器控制面板時建立的 SSH Keys。
將之前儲存在電腦中記事本的 Public Key 複製貼上到 SSH key content 的文字框中，並為這個金鑰取名，例如：Home Desktop。
按下 Add SSH Key 按鈕之後就完成了 SSH 金鑰的設定了。
建立 Droplet
最後，在開始建立 Droplet 前我們需要添加關於這個主機的標識：
- Choose a hostname
替主機命名 - Add tags
增加標籤，例如：Python。 - Select Project
選擇專案
完成之後，按下 Create Droplet 開始建立 Droplet。
稍待一會 (不到 1 分鐘) 我們的雲端主機就建立完成囉！
與雲端主機連線
參考前述的設定 PuTTY 終端章節，連線進入終端模式之後使用 root 帳號登入，如果之前創建 Private Key 時有設定 Passphrase，每次登入都會需要輸入。
理論上在 Droplet 建立完成時，DigitalOcean 就會將 root 帳號的密碼用電子郵件寄給我們，如果沒有收到，可以從 DigitalOcean 進入 Droplet 的管理頁面中的 Access > Reset root password 重新設定 Root 密碼即可。
重設密碼主機需要重新啟動，靜待重啟完成之後即可在電子郵箱找到 DigitalOcean 寄來的「臨時密碼」通知郵件。
記得，使用臨時密碼登入時，系統會要求立刻重新設定新密碼。
這樣我們就成功建立並登入雲端主機囉~
註：當然，大家也可以使用 Droplet 管理頁面中的 Access > Droplet Console > Launch Droplet Console 登入主機，只是每次都需要先進入 DigitalOcean 的管理頁面，而且網速延遲感較高。
下一篇文章我們接著介紹安裝 Jupyter Notebook 的前置準備工作、安裝 Jupyter Notebook，並開始使用。
