为什么这可以解决 matplotlib 的“没有 $DISPLAY 环境”问题？

Question

在我的台式电脑上运行使用matplotlib 库的代码时，我使用以下行没有问题：

import matplotlib.pyplot as plt

远远低于代码，这是我实际使用绘图功能的地方。

如果我在服务器中运行代码，但它只有在我导入matplotlib 之前 才能工作，并强制它使用Agg 后端。即，我必须在代码的开头添加以下几行：

import matplotlib
# Force matplotlib to not use any Xwindows backend.
matplotlib.use('Agg')

（请参阅this answer，其中对此进行了解释）。否则代码会因TclError: no display name and no $DISPLAY environment variable 而崩溃（例如参见this question）。

问题是：为什么我需要这样做？该解决方案完美运行，但我不知道为什么我不必在我的台式电脑上执行此操作，但当代码在服务器中运行时我绝对必须这样做。

Answer 1

X11 遵循客户端/服务器模型，其中 X 服务器接受来自客户端应用程序的图形输出请求（例如交互式 matplotlib 会话），并从键盘、鼠标等发回用户输入。为了使该模型工作，客户端应用程序需要知道将它们的请求发送到哪个 X 服务器。这由$DISPLAY 环境变量控制。如果您连接到远程 X 会话（例如通过 SSH 连接），远程会话中的 $DISPLAY 变量需要指向您的本地 X 服务器。

$DISPLAY 变量的结构如下：

hostname:displaynumber.screennumber

并非所有部分都存在 - 本地会话通常会省略主机名，如果只有一个屏幕，也会省略屏幕编号。在笔记本电脑的本地终端会话中，我的$DISPLAY 如下所示：

alistair@laptop:~$ echo $DISPLAY
:0

如果远程服务器也支持 X11，则可以在远程机器上打开图形窗口，并使用X11 forwarding 让它们出现在本地机器上。对于 SSH 连接，您可以通过传递 -X（或 -Y）标志来执行此操作。

例如：

alistair@laptop:~$ ssh -X alistair@workstation.address.co.uk
alistair@workstation:~$ echo $DISPLAY
localhost:10.0

远程 SSH 服务器应该在您打开连接时适当地设置 $DISPLAY 变量。在这种特殊情况下，localhost:10.0 实际上是在远程机器上运行的“代理”X11 服务器，它在显示器 10 上侦听并通过 SSH 连接将命令中继到本地 X 服务器（take a look at this，如果您对详细信息感兴趣)。

现在您应该能够启动远程 IPython 会话，使用交互式后端导入 matplotlib，并创建随后将出现在本地计算机上的绘图窗口。由于您的键盘/鼠标输入和显示输出现在通过加密的网络连接传递，因此绘图窗口的响应速度将低于您在本地会话中习惯的响应。

另一个警告：如果您打开了一个 IPython 会话并运行了一个交互式 matplotlib 会话，则不可能在不终止 IPython 进程的情况下关闭 SSH 连接。我有时也会在启动导入 matplotlib 的长时间运行进程之前调用 matplotlib.use("Agg") - 这样我就可以在不终止进程的情况下断开与远程服务器的连接。