Ubuntu16.04 安装配置Caffe

Caffe已经是第三次安装配置了，为什么是第三次呢？因为我实在是低估了深度学习对于硬件的要求。第一次我在自己笔记本上配置的单核，CPU only ...  结果是，样例数据跑了4小时，这还怎么玩？第二次在台式机上，因为台式机比较low，I5处理器4核，没有NVIDIA的GPU。我把别人训练好的模型下载下来，然后自己测试，发现真的成功了，心里小激动~ 然而，当我自己训练模型时，我训练7天.....  关键是7天了还在跑..... 

心想，我这个穷逼难道要自己掏钱买个服务器？那怎么可能。还好，老师人非常好，给我找了个服务器~  现在终于是劳资大显身手的时候了。

整个配置过程很长啊，坑多，没有linux基础的就别来了，你会崩溃的。我参考了好几个帖子，基本上每个帖子都有或多或少的问题，文章结尾的时候，我会留下前辈们的文章地址，算是对他们的尊敬和对我帮助的感谢。好，下面切入正题！

电脑配置：

系统：Ubuntu16.04   GPU：NVIDIA Corporation GM107GL [Quadro K620] (提示：在linux下可以通过 lspci | grep -i vga 查看）

安装过程

1.安装相关依赖项

sudo apt-get install libprotobuf-dev libleveldb-dev libsnappy-dev libopencv-dev libhdf5-serial-dev protobuf-compiler
sudo apt-get install --no-install-recommends libboost-all-dev
sudo apt-get install libopenblas-dev liblapack-dev libatlas-base-dev
sudo apt-get install libgflags-dev libgoogle-glog-dev liblmdb-dev

2.安装NVIDIA驱动

(1)查询NVIDIA驱动

首先去官网 http://www.nvidia.com/Download/index.aspx?lang=en-us 查看适合自己显卡的驱动并下载：

驱动文件后缀名应当是以.run结尾的。我们要把这个文件移动到家目录下，原因是下面我们要切换到文字界面下，如果放到~/下载 下面，我们没有办法进入下载这个目录（没有中文输入法，且中文全部是乱码）

                 

                        图1 输入显卡型号                                                                                                                                     图2  显卡驱动搜索结果

我的显卡型号是Quadro K620，系统是linux 64位，按照要求选择后点击search. 图2是搜索结果，点击下载就好了。

我下载后的驱动文件是：NVIDIA-Linux-x86_64-375.20.run

（2）安装驱动

在终端下输入： sudo gedit /etc/modprobe.d/blacklist.conf  

输入密码后在最后一行加上 blacklist nouveau .  这里是将Ubuntu自带的显卡驱动加入黑名单。

在终端输入： sudo update-initramfs -u  

重启电脑~
这里要尤其注意，安装显卡驱动要先切换到文字界面，(按Ctrl+Alt+F1~F6).所以，启动电脑后，先进入文字界面。

然后，输入命令 sudo service lightdm stop 

现在可以安装驱动了，先进入家目录 cd ~ ，然后： sudo ./NVIDIA-Linux-x86_64-375.20.run，按照提示一步步来~ 

完成后，再次重启电脑。

安装完成之后输入以下指令进行验证： sudo nvidia-smi ，若列出了GPU的信息列表则表示驱动安装成功。如下图：

3.安装CUDA

CUDA是NVIDIA的编程语言平台，想使用GPU就必须要使用cuda。

（1）下载CUDA

首先在官网上(https://developer.nvidia.com/cuda-downloads)下载CUDA：

 (2) 下载完成后执行以下命令：

sudo chmod 777 cuda_8.0.44_linux.run
sudo  ./cuda_8.0.44_linux.run

注意：执行后会有一系列提示让你确认，但是注意，有个让你选择是否安装nvidia367驱动时，一定要选择否：
Install NVIDIA Accelerated Graphics Driver for Linux-x86_64 367.48?
因为前面我们已经安装了更加新的nvidia367，所以这里不要选择安装。其余的都直接默认或者选择是即可。

(3)环境变量配置

打开~/.bashrc文件： sudo gedit ~/.bashrc 
将以下内容写入到~/.bashrc尾部：

export PATH=/usr/local/cuda-8.0/bin${PATH:+:${PATH}}
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/cuda8.0/lib64${LD_LIBRARY_PATH:+:${LD_LIBRARY_PATH}}

(4)测试CUDA的samples

cd /usr/local/cuda-8.0/samples/1_Utilities/deviceQuery
make
sudo ./deviceQuery

如果显示一些关于GPU的信息，则说明安装成功。

 4.配置cuDNN
cuDNN是GPU加速计算深层神经网络的库。
首先去官网 https://developer.nvidia.com/rdp/cudnn-download 下载cuDNN，需要注册一个账号才能下载。下载版本号如下图：

下载cuDNN5.1之后进行解压：

sudo tar -zxvf ./cudnn-8.0-linux-x64-v5.1.tgz 

进入cuDNN5.1解压之后的include目录，在命令行进行如下操作：

cd cuda/include
sudo cp cudnn.h /usr/local/cuda/include  #复制头文件

再将进入lib64目录下的动态文件进行复制和链接：

cd ..
cd lib64
sudo cp lib* /usr/local/cuda/lib64/    #复制动态链接库
cd /usr/local/cuda/lib64/
sudo rm -rf libcudnn.so libcudnn.so.5    #删除原有动态文件
sudo ln -s libcudnn.so.5.0.5 libcudnn.so.5  #生成软衔接
sudo ln -s libcudnn.so.5 libcudnn.so      #生成软链接

 5.安装opencv3.1
从官网(http://opencv.org/downloads.html)下载Opencv,并将其解压到你要安装的位置，假设解压到了/home/opencv。

unzip opencv-3.1.0.zip
sudo cp ./opencv-3.1.0 /home
sudo mv opencv-3.1.0 opencv

安装前准备，创建编译文件夹：

cd ~/opencv
mkdir build
cd build

配置：

sudo apt install cmake
sudo cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local ..

编译：

sudo make -j8 

-j8表示并行计算，根据自己电脑的配置进行设置，配置比较低的电脑可以将数字改小或不使用，直接输make。

可能出现问题：

这是因为opecv3.0与cuda8.0不兼容导致的。解决办法：修改 ～/opencv/modules/cudalegacy/src/graphcuts.cpp文件内容，如图：

其中， #if !defined (HAVE_CUDA) || defined (CUDA_DISABLER)||(CUDART_VERSION>=8000) 是我们修改的。
以上只是将opencv编译成功，还没将opencv安装，需要运行下面指令进行安装：

sudo make install

6.配置caffe

(1)使用Git直接下载Caffe非常简单，或者去https://github.com/BVLC/caffe下载。由于我习惯去github上找代码，所以就直接去下载的源码。

下载完成后，会在家目录下的下载里找到caffe-master.zip，用unzip命令解压到家目录下，然后重命名为caffe.

(2)因为make指令只能make Makefile.config文件，而Makefile.config.example是caffe给出的makefile例子，因此，首先将Makefile.config.example的内容复制到Makefile.config： sudo cp Makefile.config.example Makefile.config 

(3) 打开并修改配置文件：
 sudo gedit Makefile.config #打开Makefile.config文件 根据个人情况修改文件：
a.若使用cudnn，则
将
#USE_CUDNN := 1
修改成：
USE_CUDNN := 1
b.若使用的opencv版本是3的，则
将
#OPENCV_VERSION := 3
修改为：
OPENCV_VERSION := 3
c.若要使用python来编写layer，则
将       #WITH_PYTHON_LAYER := 1  
修改为 WITH_PYTHON_LAYER := 1 
d.重要的一项 :
将 # Whatever else you find you need goes here. 下面的

INCLUDE_DIRS := $(PYTHON_INCLUDE) /usr/local/include
LIBRARY_DIRS := $(PYTHON_LIB) /usr/local/lib /usr/lib 

修改为：

INCLUDE_DIRS := $(PYTHON_INCLUDE) /usr/local/include /usr/include/hdf5/serial
LIBRARY_DIRS := $(PYTHON_LIB) /usr/local/lib /usr/lib /usr/lib/x86_64-linux-gnu /usr/lib/x86_64-linux-gnu/hdf5/serial       

这是因为ubuntu16.04的文件包含位置发生了变化，尤其是需要用到的hdf5的位置，所以需要更改这一路径.

(4)修改makefile文件
打开makefile文件，做如下修改：
将：

NVCCFLAGS +=-ccbin=$(CXX) -Xcompiler-fPIC $(COMMON_FLAGS)

替换为：

NVCCFLAGS += -D_FORCE_INLINES -ccbin=$(CXX) -Xcompiler -fPIC $(COMMON_FLAGS)

(5)编辑/usr/local/cuda/include/host_config.h
将其中的第115行注释掉：
将

#error-- unsupported GNU version! gcc versions later than 4.9 are not supported!
改为
//#error-- unsupported GNU version! gcc versions later than 4.9 are not supported!

(6)编译
make all -j8 #-j根据自己电脑配置决定
编译过程中可能会出现如下错误：
错误内容1：
"fatal error: hdf5.h: 没有那个文件或目录"
解决办法：
step1:在Makefile.config文件的第85行，添加/usr/include/hdf5/serial/ 到 INCLUDE_DIRS，也就是把下面第一行代码改为第二行代码。
将：
INCLUDE_DIRS := $(PYTHON_INCLUDE) /usr/local/include
替换为：
INCLUDE_DIRS := $(PYTHON_INCLUDE) /usr/local/include /usr/include/hdf5/serial/
stept2:在Makefile文件的第173行，把 hdf5_hl 和hdf5修改为hdf5_serial_hl 和 hdf5_serial，也就是把下面第一行代码改为第二行代码。
将：
LIBRARIES += glog gflags protobuf boost_system boost_filesystem m hdf5_hl hdf5
改为：
LIBRARIES += glog gflags protobuf boost_system boost_filesystem m hdf5_serial_hl hdf5_serial
错误内容2：
"libcudnn.so.5 cannot open shared object file: No such file or directory"
解决办法是将一些文件复制到/usr/local/lib文件夹下：
#注意自己CUDA的版本号！

sudo cp /usr/local/cuda-8.0/lib64/libcudart.so.8.0 /usr/local/lib/libcudart.so.8.0 && sudo ldconfig
sudo cp /usr/local/cuda-8.0/lib64/libcublas.so.8.0 /usr/local/lib/libcublas.so.8.0 && sudo ldconfig
sudo cp /usr/local/cuda-8.0/lib64/libcurand.so.8.0 /usr/local/lib/libcurand.so.8.0 && sudo ldconfig
sudo cp /usr/local/cuda-8.0/lib64/libcudnn.so.5 /usr/local/lib/libcudnn.so.5 && sudo ldconfig

 （8）测试

sudo make runtest

如果运行之后出现下图，说明caffe配置成功。

 到此caffe配置完毕！

 MNIST数据集测试
配置caffe完成后，我们可以利用MNIST数据集对caffe进行测试，过程如下：
 
1.将终端定位到Caffe根目录
cd ~/caffe
 
2.下载MNIST数据库并解压缩
./data/mnist/get_mnist.sh
 
3.将其转换成Lmdb数据库格式
./examples/mnist/create_mnist.sh
 
4.训练网络
./examples/mnist/train_lenet.sh
训练的时候可以看到损失与精度数值，如下图：

可以看到最终训练精度是0.9914。