CERN ROOT 的 Jupyter 环境

前言 ¶

ROOT 是由 CERN 开发的用于实验大数据处理的框架，主要应用于核物理和高能物理领域。ROOT 主要由 C++ 编写，但较新版本中也提供了 Python 的借口，通过引入 pyroot 实现。

一般而言，通常在命令行输入 root 后，通过 TBrowser 浏览文件；或者使用 C++ 编写数据处理的函数，在 ROOT 中进行调用。而使用 Jupyter 来编写 ROOT 程序在学习和开发阶段较为便利。由于预编译版本的 ROOT 已经绑定了特定 Python 版本，有可能与本机的 Python 版本不匹配，所以通过源代码编译安装的方式能够避免绝大部分的兼容性问题。

安装 ¶

本机环境
Ubuntu 20.04.6
Python 3.10.11

目前 ROOT 的最新版本为 6.28，但为了兼容本机上的 Garfield Plus Plus，因此选择 6.26 版本。在 ROOT Releases 页面下载对应版本的安装包。

依赖 ¶

在 ROOT Install Dependencies 查看对应系统版本要求的依赖，对于 Ubuntu 使用一行命令解决必备依赖：

1 2	sudo apt-get install dpkg-dev cmake g++ gcc binutils libx11-dev libxpm-dev \ libxft-dev libxext-dev python libssl-dev

其余推荐依赖按照需求进行安装，我只需要 ROOT 的基础功能，因此没有安装其他依赖，在后续编译过程中可以设置部分编译选项加快速度。此外推荐安装 ccmake 方便后续编译。

编译 ¶

解压下载好的安装包，新建与安装包同级的目录 build，进入目录后进行编译安装：

tar -zxvf root_v6.26.10.source.tar.gz
mkdir build && cd build
cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$INSTALL_PREFIX -DCMAKE_CXX_STANDARD=17 -DCXX_STANDARD_STRING=17 -Ddavix=OFF -Dfftw3=OFF -Dgdml=OFF -Dgfal=OFF -Dmysql=OFF -Doracle=OFF -Dpgsql=OFF -Dpythia6=OFF -Dpythia8=OFF -Dxml=OFF -Dbuiltin_zstd=ON -Dbuiltin_glew=ON -Dbuiltin_gl2ps=ON -Dbuiltin_xrootd=ON -Dbuiltin_ftgl=ON ../root-6.26.10
ccmake .

$INSTALL_PREFIX 是需要安装到的目录，CMAKE_CXX_STANDARD 根据自己的 gcc 版本和需要来选择，可以通过以下命令查看：

1 2	> gcc -E -dM - </dev/null \| grep "STDC_VERSION" #define __STDC_VERSION__ 201710L

2017 代表支持 c17 标准。ccmake 可以生成一个在命令行的简略界面方便我们对编译选项进行调整。调整完成后根据下方的提示操作，多次按 c 进行确认直至出现 Press [g] ...的提示，此时可以按 g 生成相关文件，随后进行编译安装：

1 2	make -j 12 make install -j 12

-j 参数后面是使用的线程数，我的计算机有 8 核 16 线程，16GB 内存。不推荐使用全部线程，因为编译会占用很大内存，可能会导致编译失败，可以根据线程数和内存大小酌情调整。最后修改自己的 shell 配置文件（例如.bashrc，.zshrc），在适当位置添加：

1	source $INSTALL_PREFIX/bin/thisroot.sh

添加内核 ¶

使用下列命令安装 Python 所需的包：

1	pip install jupyter metakernel

安装后有两种方式可以在 Jupyter 中使用 ROOT：

ROOT-flavored 的 notebook

1	root --notebook

全功能的 Jupyter Lab（推荐）

1 2	cp -r $INSTALL_PREFIX/etc/notebook/kernels/root ~/.local/share/jupyter/kernels jupyter lab

关于 Jupyter Lab 的相关配置，可以查看服务与插件。

试用 ¶

一个在 Jupyter ROOT Block 中绘制直方图的示例：

TCanvas c;
TH1F h("h","ROOT Histo;X;Y",64,-4,4);
h.FillRandom("gaus");
h.Draw();
c.Draw();

效果图

问题 ¶

WSL 中使用 new TBrowser 将会开启 HTTP 服务而不是窗口 ^[3]
在家目录（例如 /home/fox）下创建 .rootrc 文件并写入：

1	Browser.Name: TRootBrowser

ROOT 6.28 版本以下使用 Python 3.11 及以上版本编译安装时报错 ^[4,5,6]

1
2
3

[.....]/CPPOverload.cxx:5:10: fatal error: 'code.h' file not found
#include "code.h" // from Python
^~~~~~~~

修改 CPPOverload.cxx 文件，将原本的内容：

#if PY_VERSION_HEX >= 0x02050000
#include "code.h"            // from Python
#else
#include "compile.h"         // from Python
#endif

修改为：

#if PY_VERSION_HEX < 0x02050000
#include "compile.h"         // from Python
#elif PY_VERSION_HEX < 0x030b0000
#include "code.h"            // from Python
#endif