MacBook外置显卡eGPU折腾笔记
MacBook外置显卡eGPU折腾笔记
硬件选购
当今市场上个人电脑的独立显卡，基本上能选的只有NVIDIA和AMD了，如果你想买外置显卡来打游戏的话，NVIDIA和AMD的都可以，但如果是像我一样准备用来做深度学习加速的，那最好还是选择NVIDIA了。
另外，如果要用来做深度学习加速，一定要查看英伟达官方网站，必须是支持CUDA的显卡才行，因为现在大多数的深度学习框架，底层都是调用GPU的CUDA编程接口。
不过大家也不用担心需要多么昂贵的显卡，GeForce GTX 9XX，GeForce GTX 10XX的显卡基本上都是支持的，具体购买之前去官方网站再核实一下即可。
因为本文的经验来自于MacBook Pro，所以，以下着重介绍MacBook Pro安装、配置外置显卡的一些信息。Windows下依然也可以使用外置显卡的，而且性能损失更少。
电脑
对比较新的笔记本而言，要配置外置显卡，最佳的途径非Thunderbolt接口（也称雷电接口）莫属，这个接口一共分3代，从2016年以后的苹果笔记本电脑，包括MacBook Pro、MacBook上面配置的，都是第三代的雷电接口，这个接口速度极快，因此提供了扩展显卡的可能性，接口的形状与USB 3.1的形状一样，现在很多PC笔记本也配备了这个接口，但一定要注意了，有些电脑上也有这个形状的接口，但并不是雷电3接口，而只是USB接口，如果想给PC笔记本扩展显卡，一定要看清楚了，雷电接口的旁边一般有一个闪电的标志。这三代雷电接口的传输速率、形状等信息，可以参考这个网站：https://egpu.io/setup-guide-external-graphics-card-mac/#tb3-enclosures。
2016年末和以后的MacBook Pro 15英寸（注意，只是15英寸哦）的笔记本更为牛X，雷电接口直接是与CPU相连的，能够获得最大的连接速度。以下是来自egpu.io的一张架构图：
本人使用的电脑是MacBook Pro 13英寸2017年中款，其他型号的可以相应借鉴，但如果型号太老，选购外置显卡时，就需要考虑是雷电2还是雷电3的接口了，或者购买雷电3转接雷电2的线。
外置显卡
如下是egpu.io列出的一些当前市面上可以购买的外置显卡/显卡盒：
注意：外置显卡通常由一个外置显卡盒与显卡两部分组成，显卡通常就是正常的台式机显卡，而外置显卡盒只是提供了显卡插槽，并提供了相应的接口与电脑连接。
大家可以点击The Beginner’s eGPU Setup Guide for Mac查看各个这些显卡的详细信息，有些只是一个显卡盒，而显卡需要单独购买。
另外，苹果最新的操作系统macOS High Sierra宣布支持外置显卡，但真正到可用的程度，预计要到2018年春季，所以，不想吃螃蟹的同学，可以再等等，苹果现在官方宣布支持的外置显卡是Sonnet Breakaway，在显卡的开发者套件里面，国内现在没有正式发售，另外，苹果的开发者套件里面，这个外置显卡配备的是AMD Radeon RX 580。
本人购买的是技嘉Aorus Gaming Box GTX1080，算是小小的冒险，因为这款显卡官方明确说只支持Windows系统，在买回来的最初几天里，遇到各种问题，曾一度非常失落，但最终也算是一一搞定了。
以下是我的MacBook Pro连接外置显卡的图：
这款外置显卡本身是为游戏玩家设计的，所以左侧还有一些彩灯，在Windows平台下，可以通过安装软件调整效果。
另外，这款外置显卡是mini版的，也就意味着跟正常大小的台式机显卡尺寸是不同的，目前我还不清楚能否用在台式机上。
NOTE：这款外置显卡非常小巧，还配备了一个包，具有很强的便携性，但如果将来打算把里面的显卡用在台式机上，估计会有点困难，建议有选购需求的同学不要像我一样。可以选购AKiTio Node这样的外置显卡盒，然后再单独选购桌面版的显卡，这样如果不想使用外置显卡了，直接换到台式机上即可。
安装
以下以macOS High Sierra系统下安装为例，虽然网上也有个别在macOS Sierra系统下安装成功的，但能找到的资料非常少，而且本人经过多次尝试，系统都无法识别显卡。
另外，使用BootCamp在Windows下安装估计也是很多人能想到的一个解决方案，但我购买的这款外置显卡这样安装依然不行，在Windows 10下，系统找到显卡后，开始安装驱动，然后重启，但系统一直停留在视窗图标那，并且图标还不断闪烁。经过多次尝试，均已失败告终，其中有一次，下方出现类似"installing driver, please wait"的提示，但等了大概1个小时依然如此，只能强制重启，而且即使把外置显卡拔了，Windows的视窗图标依然会闪烁，更诡异的是，重启到macOS系统下，依然会有一个幽灵般的蓝色视窗图标在屏幕中间闪烁，给人的感觉好像是把硬件搞坏了，这个问题，国外也有人遇到过，并且根据描述，这类问题，苹果的天才吧是解决不了的。我当时遇到这个问题心情也是极度郁闷的，最终只得使用TimeMachine恢复系统，不过如此折腾过几次，感觉好像耐心等待几个小时也会自然恢复，具体没有经过测试。
这个链接介绍了如何使用Bootcamp安装这款显卡：
https://egpu.io/bootcamp-setup-guide-tb3-macbook-pro/
注意，在苹果官方正式支持NVIDIA显卡之前，安装是有风险的，尤其是使用BootCamp在Windows下安装，请大家慎重操作，提前做好备份。
安装步骤
下面正式进入安装环节，插入外置显卡，然后依次完成如下步骤：
第一步，禁用SIP
重启macOS，在启动的过程中，按住Command - R，进入恢复模式，然后点击菜单栏中的实用工具，选择终端，然后在里面输入如下命令：
csrutil enable --without kext
或者
csrutil disable
然后重启系统，正常启动即可
第二步，安装驱动
可以使用egpu.io中提供的驱动（注意操作系统版本要匹配），或者使用如下命令安装：
curl -o ~/Desktop/automate-eGPU.sh https://raw.githubusercontent.com/goalque/automate-eGPU/master/automate-eGPU.sh && chmod +x ~/Desktop/automate-eGPU.sh && cd ~/Desktop && sudo ./automate-eGPU.sh
按照脚本的提示下载驱动、重启即可
查看安装情况
驱动安装完成后，会在系统右侧菜单条中多出一个图标，如下图所示：
可以查看系统偏好设置，以确认安装是有效的：
系统偏好设置
打开系统偏好设置，点击右下角的NVIDIA Driver Manager
如果出来的界面能看到自己的显卡，说明安装成功了，如下图所示：
关于热插拔
现在几乎只有苹果官方宣称支持的Sonnet Breakaway Radeon RX 580可以支持热插拔，其他的显卡最好还是使用系统菜单栏中的显卡切换按钮切换后再拔，我的外置显卡在macOS下拔出后，系统会死机，网上其他人也都反映过有这个问题。
小结
在macOS High Sierra下安装相对来说还是很容易的，大家也可以参考以下两篇文章，进行安装：
- https://egpu.io/forums/mac-setup/wip-nvidia-egpu-support-for-high-sierra/
- https://9to5mac.com/2017/04/19/akitio-node-gtx-1080-ti-gpu-macbook-pro-gaming-egpu/
性能测试
既然外置显卡已经安装好了，怎么着也得测试一下性能，以下是使用GeekBench 4进行测试的结果，可以想见的结果是，外置显卡必然会有一些性能损失的，只是看损失多少的问题。
OpenCL性能测试
选择GTX 1080进行测试
测试结果
看完这个结果，我只想说，我真能浪费钱，花GTX 1080的钱，买到了比GTX 1060稍微好了一丢丢的性能😂
Metal性能测试
Metal是苹果的一套新的图形API，这个测试应该是只在macOS环境下有的。
选择GTX 1080进行测试
测试结果
奇怪为什么对比的结果里面都只有一堆移动设备？
不过看到这个结果，感觉心情稍微好了一点，要知道12英寸的iPad Pro出来的时候，图形性能号称超越MacBook Pro，但在这个结果面前，真的是被秒成渣了。
性能损耗问题
从我个人的测试结果来看，当前的整套环境，性能损耗还是相当严重的，9to5mac也做过类似评测，结果同样是性能损耗严重，不过好在Windows下的损耗不那么严重，这也就意味着不是受限于硬件连接速度，而是macOS的优化不到位，希望2018年春季苹果的更新能够解决这个问题。
总结
显卡算是安装好了，如果是打游戏的话呢，基本山可以到此为止了，但如果想用来加速深度学习，那使用CUDA是必不可少的了，下篇文章会介绍在macOS下安装CUDA，编译CUDA的Sample，以及编译1.5版的TensorFlow。
用来打游戏的同学注意了：直接将外置显示器与外置显卡相连，这样肯定是没有问题的，但能否对笔记本本身的显示加速，我也没有经过测试，但这篇文章How to: eGPU-Accelerated Internal Display in macOS给出了解决方案，大家可以参考。
