win系统NCL及pyNgl、pyNio虚拟机中的安装

XiaoMaFenJu

0.前言
0.1什么时候需要虚拟机(vmware)安装ncl？win10/win11系统，电脑配置较高个人更推荐使用本教程，虚拟机(vmware)相比常见win10安装ncl教程中使用的直接安装的ubuntu系统更容易备份，操作也与win系统隔离

最开始，我是考虑在windows环境下直接安装，因为w10系统是有linux子系统的(虽然我是win11)，这一步不难，网上能找到很多教程，anaconda3的安装也不难，有整合的编译包，官网可以直接下到，紧接着！安装ncl，使用conda命令安装就死活连不上，分析也肯定是国外源不行，换了好几次源，清华科大balabala....一直也不可以，就挺愁人，在这个过程中，慢慢了解了ncl以及后来转向的python两个库，pyNgl和pyNio(对于ncl我啥也不懂那种)。我觉得即使后来安在windows上还挺麻烦的，代码也不好管理，干脆就装个虚拟机算了，内存储存给大点就是，故开始以下教程。
1.虚拟机及Linux系统

我选择的是VMware Workstation，版本16.2.1，使用的是精简版（有能力的支持正版噶，仅作学习交流之用），下载地址：

1. https冒号//xd点x6d点com/i-wz-9703.html

复制代码

下载解压安装就可以。

有了虚拟机还需要下载Linux系统，系统的选择，我本来是从系统之家中（ps:很多盗版这个网站的）找，但是linux系统的链接都是某度网盘，我用的是ubuntu系统，下载地址是：

1. https冒号//ubuntu点com/download/desktop

复制代码

你们也可以去找linux别的系统，只要下载的到iso文件就可以。

下载完成后，点开VMware Workstation Pro，点击创建新的虚拟机，选择典型，然后下一步，选择安装程序光盘映像文件，就选择刚刚下的os系统（我的是ubuntu）(系统文件后缀是.iso)如下图所示。[补充：最新的vm好像多了个选项，安装到单个文件还是多个文件的选项，我选了单个，但是我觉得应该都行]

选好以后下一步，填写用户名密码等，再点下一步，这里停一下，一定修改虚拟机位置！不要装到C盘！装到一个容量比较大的盘（你C盘很大就当我没说）。

然后再下一步，分配储存，我初步是给了50G，要根据你自己的情况来，有的人数据比较多就要给大点空间，不过这里体现了虚拟机的好处，不够可以直接扩展哈哈哈哈，限制你的是硬件不是软件，然后再下一步等系统安装就可以了。(ps:安装可能比较久，我好像是20多分钟，不要急)

安装好以后就可以继续我们的其他步骤了。

(再ps:这样安完系统是纯英文的，不过我想应该不影响大家使用噶:) )

虚拟机补充：虚拟机和原系统初始是完全隔离的，为了方便进行使用，需要去单独打开一个共享文件夹，教程自行百度“vmware 共享文件夹 linux”

https冒号//blog点csdn点net/truelove12358/article/details/96481792

补充：我后来发现，VMware可以直接复制电脑文件进虚拟机，操作和平常windows复制文件一样，不用开共享文件夹也行。

2.anaconda3的安装[以下操作均在虚拟机中完成]

anaconda3在linux系统下的安装也是简单的，直接进入官网下载就可以了，这里直接放出下载地址：

进去不要直接点最上面的下载，那是win系统的，要划到最下面，点Linux下的第一个下载。

下载好后应该是在/home/用户名/Downloads里面，这时候按ctrl+alt+T，会出来命令框，我们输入

1. sh /home/用户名/Downloads/文件名

复制代码

注意大小写和空格，文件名要包括文件类型，如anaconda3.sh（懒的话也可以去找到那个文件看属性，复制它路径，但是注意，命令行的粘贴不能ctrl+v，你需要右键然后paste）（补充一下，文件名很复杂，你输入的时候要输很多，你可以先给它重命名，比如改成anaconda.sh就简单多了）

然后就是一直回车，也就是看免责条款之类，然后会弹出来[y/n]?，我们输入y就可以，然后应该还有一次需要按下回车，（那个估计是改变安装位置？）我们因为是虚拟机也不讲究那么多，直接回车就好。等待安装完成就可以。安装完成后关掉命令框，重新开一个，在名字前应该会出现(base)，

那我们可以进行下一步。（这里其实是默认每次都进入base环境，如果你就用来搞ncl的话我个人觉得不用管，如果和其他应用有冲突的话自行百度取消噶，也不难）

3.ncl的安装[如果你打算用python可以不看本条]

ncl的安装很简单，换到linux系统后，我发现我连源都不用换了，直接下列代码复制就可以安装了（我以前以为是网络问题）[很离谱，经过多位同学测试，linux系统原始源安装ncl下载成功率100%，然而在win系统上加装子系统再命令安装ncl就看脸，不成功就一直不成功]

1. conda create -n ncl -c conda-forge ncl

复制代码

这里先只安装ncl，因为之前几个一起装总装不成我也不知道为啥....

输入以后如果网络正常，就会到让你输入[y/n]，输入y开始下载，等完成了就好。(如果网络有问题还是找不到包...建议找个梯子..实话...你可以在4中看到我还是用了梯子)

下载完其实就是安装好了，就也不用改什么变量，但是要注意，要输入

1. conda activate ncl

复制代码

激活ncl环境才可以使用ncl(以后每次重新进都要输入！)（再ps:如果要退出本环境回到base，请输入 conda deactivate），这时候你能看到名字前面由(base)变为(ncl)，你可以试着输入ncl如果弹出的信息是

1. Copyright (C) 1995-2019 - All Rights Reserved
   
2. University Corporation for Atmospheric Research
   
3. NCAR Command Language Version 6.6.2
   
4. The use of this software is governed by a License Agreement.
   
5. ncl 0>

复制代码

那我觉得是安装好了，具体是不是成功与否我不太确定阿巴阿巴...（因为我是打算用pyngl和pynio的，ncl只是练手，就没管了）(再ps:网上的教程好多都是装了ncl再装下面的两个库我觉得没必要但我还是照做了（我菜），具体会不会有影响你们可以试试，我认为是没啥关系的w)
补充:近日打算使用ncl，但发现并不能运行，经过查阅资料，是需要进行环境变量的设置，具体可以百度教程，很多安装ncl的教程中都有这一步，具体就是在base环境下(不确定在ncl环境下是否可以？各位可以自行尝试)，打开.bashrc文件，打开文件的方式是输入

1. cd
   
2. vim .bashrc

复制代码

如果提示not found 和 很多行sudo ... ，那说明你没有安装过vim，需要安装一下，代码是

1. sudo apt install vim

复制代码

安装完后再输入vim .bashrc就好。（补充一下，输完上面的安装命令会需要你输入linux系统的密码，linux系统输入密码的时候不会有显示，没有***之类的，所以不要大惊小怪，直接输入密码然后回车就可以）执行完vim .bashrc以后，shift+g键跳到尾部，按i键进入编辑模式，输入以下代码，注意xiaoma要改成你系统的名字，别的不需要改，

1. export DISPLAY=:0.0                                                                                                     
   
2. export PATH=/home/xiaoma/anaconda3/envs/ncl/bin:$PATH
   
3. export NCARG_ROOT=/home/xiaoma/anaconda3/envs/ncl

复制代码

改完后esc退出编辑模式，然后键盘输入:wq回车，就会保存退出，之后再输入source .bashrc，变量就改完了。
如何测试是否成功呢？
测试方法：进入ncl环境后输入

1. ncl $NCARG_ROOT/lib/ncarg/nclex/gsun/gsun02n.ncl

复制代码

如果可以运行出图即成功。

4.pyngl和pynio的安装

这一步和上一步差不多，区别就是我直接命令安装找不到包（这次真的是网络原因），我就正好在电脑里捡到了一个梯子(vpn)（这个没有推荐，大家问问朋友或者学校之类，仅供学术用噶不要做违法的事情），挂了梯子以后就能用了，命令如下：

1. conda create -n pyncl -c conda-forge pyngl pynio

复制代码

这里还是只加了这两个库，（问就是我加多了就安不成，一直在等待，挂梯子也是，所以xarray之类都先没装）
同样的，输入以后如果网络正常，就会到让你输入[y/n]，输入y开始下载，等完成了就好。
下载完以后，同样的也需要激活环境才可以用，命令如下

1. conda activate pyncl

复制代码

激活pyncl环境才可以使用ncl(以后每次重新进都要输入！)（再ps:如果要退出本环境回到base，请输入 conda deactivate），这时候你能看到名字前面由(base)变为(pyncl)，你可以试着输入python3，然后输入import Ngl（注意大小写！！！），如果没报错，而是让你继续输入指令（如下）

1. (pyncl) xiaoma@ubuntu:~$ python3
   
2. Python 3.6.7 | packaged by conda-forge | (default, Nov 21 2018, 02:32:25)
   
3. [GCC 4.8.2 20140120 (Red Hat 4.8.2-15)] on linux
   
4. Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
   
5. >>> import Ngl
   
6. >>>
   

复制代码

那么恭喜你！安装成功了！！！！

5.Jupyter的安装和应用

按理来说，做到上面一步其实也可以，因为你已经可以运行相关的py文件了，但是，相比于在win系统里写好然后拿到虚拟机里运行再回去改再来运行（问就是我菜要改好多次代码），谁不愿意干脆在虚拟机里写代码然后紧接着运行呢！我也是这么想的！win系统以前我用的pycharm，觉得很好用（很酷），后来也是因为很多库还要自己下（那时候我没在电脑里捡到梯子），还要自己装好麻烦，就改到anaconda的Jupyter中的notebook了，可以直接出图我觉得也挺好的，正好linux里也装了anaconda，我就去找教程开始初始化Jupyter了。教程如下：
在base环境下：
先执行 pip install jupyter_contrib_nbextensions      //网络有问题就挂梯子，不过我是没问题
再执行 jupyter contrib nbextension install --user    //这里--user不用改

做完以后
输入ipython，紧着输入以下内容（最后的Out2的内容要复制备用！）（输入完passwd()以后会出现Enter password，我们直接输入密码，它不会显示你输入的内容而已，下一行就是让你重复输入确认密码，输入完都回车）：

1. In [1]: from notebook.auth import passwd
   
2. 
   
3. In [2]: passwd()
   
4. Enter password:
   
5. Verify password:
   
6. Out[2]: 'argon2:$argon2id$v=19$m=10240,t=10,p=8$dNoC/suYvnQ3+2wdq2SGpw$bZNkHCGYqg/JrTQRZsXaQA'    #这个秘钥要copy备用
   

复制代码

获得密钥以后，可以直接新开一个命令框，输入一下内容
(ps:root模式这一步我不太清楚是否需要，linux系统上次接触是很久以前了，具体原理不清楚，有动手能力强的可以试试不在root模式下进行)

1. sudo passwd root

复制代码

然后你可以设置你的root模式的密码，设置完以后输入

1. su -

复制代码

这里可能会提示没有vim的包，但是会提示你安装vim的命令，（具体命令我确实忘了阿巴阿巴反正就是install那一类啦），复制它提示的命令安装完再运行上句命令即可。
然后，正常的话，会打开那个文件，（我的里面啥也没有）按i进入编辑模式（左下角会有INSERT），复制以下内容进去：[ 不包括中文:( ]

1. c.NotebookApp.ip = 'xx.xxx.xx.xxx'            即对外提供访问的ip，这里不是让你写xx，是数字...
   
2. c.NotebookApp.port = 5555                     即对外提供访问的端口，也可写8888
   
3. c.NotebookApp.open_browser = False            False即启动不打开浏览器
   
4. c.NotebookApp.password = u'argon2:$argon2id$v=19$m=10240,t=10,p=8$dNoC/suYvnQ3+2wdq2SGpw$bZNkHCGYqg/JrTQRZsXaQA'   这个就是上面生成的秘钥，把自己的替换上去
   
5. c.NotebookApp.notebook_dir = u'/root' 即设置jupyter启动后默认的根目录

复制代码

输入完按esc退出编辑模式，然后我就直接把这个命令框关掉重开了一个（问就是菜，忘了退出的命令了）

做完这些就可以运行啦，运行还是比较简单的，base环境下（因为我们是在base环境安装的（埋下伏笔））输入

1. jupyter notebook

复制代码

就会弹出来好多代码，然后弹出浏览器的具体界面（对,notebook就是用你的浏览器）但是我更喜欢输入下面的，就不会弹很多代码。

1. jupyter notebook &

复制代码

（ps:做完这些以后我突然想，好像不用做上面的配置，直接输入jupyter notebook也可？，因为我输了我的ip和端口竟然还打不开（可能记错了），希望你们先输最下面的代码试试可以不可以）
做完这个，我也算松了一口气，折磨我许久的ncl终于弄好了！(饿哈哈哈哈哈哈哈，ncl鸡汤来咯~)
但是！我新建一个py文件，输入import Ngl以后，发现找不到库.........
这个还是比较好解决，大概查了一下，就是因为我们的Ngl和Nio都是安装在pyncl的新环境里，而jupyter是在base环境，还是比较好解决的，就是向Jupyter里添加我们的conda环境，具体方法如下：
先进入pyncl环境然后安装ipykernel

1. conda activate pyncl
   
2. conda install ipykernel

复制代码

然后

1. python -m ipykernel install --user --name pyncl --display-name "pyncl"

复制代码

弄完以后我们再进入jupyter就会发现右上角的new里变了

多了一个pyncl，我们新建py文件时选它就可以了，这时候进入再输入import Ngl就不会报错了，这样也就算差不多达到我初步学习的目的了。
(ps:有人会想，那我为啥不直接再pyncl环境里安jupyter呢，这个我搜了一下，是会产生依赖冲突，所以最好不要这样做或者升级jupyter)

                               
登录/注册后可看大图

6.后记
兜兜转转一周总算弄完了，也是有很大收获，大学的课程还有原始ncl的学习，还有很多大家仍然在用我曾认为很落伍的Fortran，但也有最新的GeoCAT(是的！ncl的团队又放弃pyNgl和pyNio转向新库GeoCAT了，这里多说几句，目前还没看到相关的安装教程，但是这个以后也是肯定会用的越来越多，因为pyNgl其实也是有缺点，等我学习完pyNgl等有空再试试安装这个吧;) )，这次也是作为一个初学者，想要来试着学习下这个可以气象人说不可或缺的工具(?)，本来以为不难，实际还是我太肤浅....
希望大家都可以坚守本心，受得苦中苦，争做优秀气象人，为我国气象事业添砖加瓦！
#补充
直接conda-forge安装失败时可以考虑具体版本，如conda install -c conda-forge/label/cf201901 xarray

扫眉才子

感谢分享经历！

XiaoMaFenJu