Anaconda+CUDA+cuDNN+Tensorflow2.0环境搭建

前言

​ 这是博主第一次写CSDN的博客，本人还是大学生一枚，如果有忽略的点请各位大哥大姐们指正。
​ 今年博主就是个大四萌新了，想着继续冲击一把读研，研究生想走的方向也是深度学习相关方向。因此把原本电脑上的win10换成了ubuntu，换了之后在安装Tensorflow和pytorch的路上疯狂采坑，接连重装了三次Ubuntu，一度将Ubuntu20.04降版本为18.04，而关于我在学习使用Ubuntu时的问题和解决方案我也会在后续的文章中列出。

搭建环境初期遇到的问题

​ 博主在学习使用初期是在本机上搭的炼丹炉，而后来发现了一系列问题诸如：

​ （1）目前主流的深度学习框架如PyTorch和Tensorflow基本上是基于N卡的GPU，需要使用者安装CUDA支持，而pytorch和tensorflow的版本对cudatoolkit又有着不同的对应版本要求，不同版本的cudatoolkit可能在运行框架代码时无法找到对应的文件。cudatoolkit版本与显卡驱动版本之间，甚至针对linux kernel和gcc/g++版本之间也有互相对应（参考图1-1和图1-2）。过于繁杂的对应关系，导致在环境搭建时及其容易导致环境冲突或者环境不满足，最后无法正常运行甚至把操作系统搞坏不得不重装（我之前不熟悉Ubuntu apt的功能时为了重新安装g++删除旧版本的时候不小心把操作系统搞坏过，最后导致XServer、apt等一系列功能全部失效，不得不重装（后期博主也会发一份重装Ubuntu的教程，为防止各位和傻乎乎的我一样））。

图1-1 CUDA和Driver之间的关系

图1-2 例：CUDA 11.4与Linux各版本之间的环境依赖关系

​ （2）Linux的原装驱动Nouveau并不支持CUDA，因此需要禁用掉Nouveau并且重装N卡官方驱动。会有很多同学在不知道的情况下安装了cuda，最后导致pytorch和tensorflow无法使用或者CUDA无法安装等问题。而且更换显卡驱动的时候也会出一些问题，比如博主在更换为N卡官方驱动的时候，当时使用的是Ubuntu20.04，不知为何在进入bios里关掉Enable Security Boot的时候，直接就进不去了，导致无法正常安装驱动，不得已才降版本为Ubuntu18.04，20.04虽然速度快的多，但是bug同样也多，尤其是snap商店不显示应用的问题。

​ （3）在安装完成CUDA之后，还需要安装cuDNN这一GPU加速库，否则无法正常运行tensorflow，这些下文都会讲到

​ （4）之前我的朋友想让我买个AMD的显卡外接训练数据，但是A卡并不支持CUDA，虽然可以将CUDA代码转为OpenCL，但是想要适配A卡的生产环境极其麻烦，这边不考虑A卡。

​ 本文是关于如何在win10以及Ubuntu环境下搭建Anaconda3+CUDA+cuDNN+tensorflow深度学习环境，我会分步骤分系统慢慢给同学们讲，有人会问为什么不用原生python呢，是因为anaconda它香啊，conda和pip的差别我不在这里赘述了，大家可以参考知乎上一篇文章https://www.zhihu.com/question/395145313。博主的anaconda是完全使用命令行的，因为我的Navigator第一次打不开，后来也就没再用过。后续随着学习的深入我应该会出一篇关于pycharm或vscode（我主要还是用pycharm作为IDE）+docker的tensorflow炼丹炉搭建教程。

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参考硬件环境

这里是我使用的两台笔记本电脑的性能参数

• HP OMEN

  • OS: Windows 10 Home Edition
  • CPU: Intel® Core™ i7-9750H CPU @ 2.60GHz
  • Memory: 2*8G DDR4 2666MHZ
  • GPU: Nvidia Geforce RTX2060

• DELL Precision 7530

  • OS: Ubuntu 18.04 LTS
  • CPU: Intel® Core™ i7-8750H CPU @ 2.20GHz
  • Memory: 2*8G DDR4 2666MHZ
  • GPU: Nvidia Quadro P1000

Anaconda3

• 备注：博主这边虽然是通过清华镜像站安装的anaconda3，但是我并没有使用清华的conda或者pip镜像，我是直接采用科学上网（懂的都懂）的办法安装的第三方库，但是我依然会在下面附上使用镜像和设置镜像的方法

Win10

安装

• 首先进入清华镜像站下载Anaconda3，我这边使用的是Anaconda3-5.3.1版本

• https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/archive/
  

• 下载完成后点击exe执行文件安装，注意不要安装vscode，我尝试过根本安装不上

使用

• 在win10中我并不太喜欢直接用shell输入conda activate环境来进入anaconda的虚拟环境，我喜欢直接使用anaconda提供的Anaconda Prompt，它是一种和shell十分相似的命令行环境，好处就是不需要再添加anaconda的环境变量也能够执行conda的一系列命令

• 运行方式：右键以管理员身份（建议，因为环境存在读写权限问题）运行Anaconda Prompt

镜像

• 与pip相似，如果采用默认的channel进行下载，在国内是非常慢的，因此需要采用镜像，在配置anaconda的国内源镜像前，我这边先把pip国内镜像源和使用方法附在下面

  镜像名称	镜像地址
  阿里云	http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
  豆瓣	http://pypi.douban.com/simple/
  清华大学	https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/
  中国科学技术大学	http://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple/
  华中科技大学	http://pypi.hustunique.com/

  pip install [module_name] -i [mirror_address]
  pip install numpy -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/
  

• Anaconda镜像安装（以清华源为例，win10和Ubuntu步骤相同，因此不再赘述）

  • 终端输入

  conda config --set show_channel_urls yes
  

  这个命令会在当前目录下生成配置文件.condarc

  • 修改配置文件

  win10中用任意文本编辑器打开即可

  ubuntu中使用命令

  sudo gedit .condarc
  

  将以下配置信息复制粘贴进.condarc文件保存

  channels:
    - defaults
  show_channel_urls: true
  default_channels:
    - https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/main
    - https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/r
    - https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/msys2
  custom_channels:
    conda-forge: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
    msys2: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
    bioconda: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
    menpo: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
    pytorch: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
    simpleitk: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
  

  如果使用conda install 任意包显示清华镜像源的信息则说明配置成功

Ubuntu

安装

• 依然是先进入清华镜像站下载Anaconda3-5.3.1

• https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/archive/

• 这次我们下载的是
  

• 由于我们是64位的系统，因此下载x86_64的版本

• 随后进入到下载目录

  cd 下载
  

• 输入命令运行安装文件

  bash Anaconda3-5.3.1-Linux-x86_64.sh
  

  

  博主由于已经安装过anaconda了，因此将安装文件换了个位置，你如果是在谷歌或者火狐浏览器上下载的话默认是放在"~/下载"这个目录里

• 然后就是看一堆license，copyright声明了，这些大家一定不要快速敲回车，容易进入到下一步了还在摁回车

• 随后是问你同不同意这个license，不同意就无法安装，因此我们输入yes

  

• 接下来是让你选择安装的路径，默认是安装在当前用户的家目录下，由于博主已经安装过了，所以博主将目录改到我挂载的其中一个硬盘上（关于Ubuntu开机自动挂载硬盘的知识我也会在后面介绍）

  

• 接下来默默等待进入下一步就行

• 接下来它会提示是否需要initialize Anaconda,这个其实是为你的用户添加环境变量，由于Ubuntu中没有prompt，因此我们使用shell来进行conda命令操作，因此我们输入yes（由于博主已经安装过了，不想再动环境变量，就输了no）

  

• 接下来会问你是否需要安装VSCode，这里我们选择no，似乎是因为Anaconda安装包VSCode配置的问题，我们没法成功安装上VSCode，但是后续我们可以自行安装VSCode，这个不用担心

  

• 安装完成

• 我们来验证一下，输入

  conda -V
  

  或者

  conda --version
  

  若显示以下信息说明安装成功
  

Tensorflow环境搭建

参考https://www.tensorflow.org/install/gpu?hl=zh_cn

Win10

Step 1：创建虚拟环境（关于Anaconda虚拟环境和其他常用命令我会后续写一篇文章细讲）

• 打开Anaconda Prompt

• 创建虚拟环境

  conda create --name tensorflow python=3.7
  

  

• 激活虚拟环境

  activate tensorflow
  

Step 2：安装tensorflow

• 使用pip指令

• pip install tensorflow -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/
  

Step 3：PyCharm添加虚拟环境

• 打开pycharm–>File–>New Project
  

• 项目存放位置自定

• 选择编译器Previously configured interpreter
  

• 点击路径后的省略号进入Add Python Interpreter

• 选择Conda Environment

• 点击Interpreter路径后的省略号进入Select Python Interpreter
  

• 选择你Anaconda3目录下的envs下的tensorflow目录，并选择里面的python.exe文件
  

• 一直点OK最后点击create

Step 4：验证tensorflow是否已安装完成

• 新建一个python文件

• 输入下面代码查看是否报错

• import tensorflow
  

• 若无报错则说明tensorflow第三方库安装没有问题

Step 5：将tensorflow搭建在GPU上

• 在刚才的python文件内输入

• from tensorflow.python.client import device_lib
  print(device_lib.list_local_devices())
  

• 如果输出结果如上图所示说明你当前只有CPU设备可用，如果有输出GPU设备的各项属性则说明你之前已经搭建过了CUDA+cuDNN的环境

• 接下来开始进行GPU环境搭建

• 以管理员身份打开cmd

• 输入nvidia-smi指令
  

• 若无该指令则需要手动安装一下Nvidia Driver，建议直接安装百度搜索Nvidia GeForce Experience，这个应用是英伟达官方安装N卡驱动的神器（windows专属）

• 查看Driver Version（驱动版本）和CUDA Version（这个参数并非你已安装的CUDA，而是你驱动可适配的CUDA Toolkit版本）

• 随后查看自己先前是否有安装CUDA Toolkit

  • 在控制台输入nvcc -V

• 如果有以上信息则无需再安装CUDA Toolkit

• 如果没有则可以前往https://developer.nvidia.com/cuda-toolkit-archive根据自己适配的CUDA进行安装
  

• 这里博主选择的是CUDA Toolkit 11.4.0
  

• 根据自己的电脑系统选择版本下载exe安装就可以了

  • CUDA尽量安装在C盘

• 安装完成后重新在控制台上输入nvcc-V查看是否安装完成

  • cudnn的安装与CUDA挂钩，我直接放csdn的教程了，而且比较复杂，我一会儿传群里，你们就不用去官网下载了

• 接下来开始cuDNN的安装

  • 前往官网https://developer.nvidia.com/rdp/cudnn-archive

  

  • 根据你CUDA的版本安装cuDNN，我这边选的是cuDNN v8.2.2，选择windows x64的版本
  • 随后他会提醒你NVIDIA Developer Program需要会员资格，因此需要你去注册一个Nvidia的账号，再输入你相关机构和使用目的的信息，博主这边输入的是自己的学校

  

  • 下载完成之后解压缩，拷贝到你的cuda安装目录下即可

• 安装完成后再重新跑代码则可得GPU的参数

  

Ubuntu

​ 在ubuntu上创建虚拟环境、安装tensorflow第三方类库以及检验环境方法是完全一样的，下面我着重讲解一下Ubuntu18.04(CUDA 11.4)GPU支持的搭建，而且注意，不同的Ubuntu方法可能有差别，具体参考官方网站https://www.tensorflow.org/install/gpu?hl=zh_cn

​ 还有一点要注意的，以下步骤尽量不要开梯子下，博主之前用梯子屡次下载不成功

​ 因为之前安装过，图片就先不放了

Step 1：更改驱动

​ 博主曾经因为手动安装驱动出现了诸如Security Boot进入黑屏、Nouveau驱动禁用后导致电脑可视化进不去等问题，后来重装了三遍最后确定了一个比较稳定的方案。

• Ubuntu本身自带一个应用叫软件和更新，如果你是正常安装的Ubuntu（非精简安装），在附加驱动中应该会有不同版本的driver，默认是Linux自带的Nouveau驱动，接下来直接选择自己显卡对应支持的显卡驱动版本就可以了，具体版本可以去Nvidia官网上查询https://www.nvidia.cn/geforce/drivers/

• 接下来等待安装完成，安装中途可能会出现需要你输入用于secure boot的密码，reboot重启电脑，会进入Secure Boot，选择第二还是第三个选项（具体不记得了，因为bios模式下截图我还没有学），进入之后命令行输入nvidia-smi
  

• 若有以上信息则安装成功

Step 2：添加Nvidia仓库

wget https://developer.download.nvidia.com/compute/cuda/repos/ubuntu1804/x86_64/cuda-ubuntu1804.pin
sudo mv cuda-ubuntu1804.pin /etc/apt/preferences.d/cuda-repository-pin-600
sudo apt-key adv --fetch-keys https://developer.download.nvidia.com/compute/cuda/repos/ubuntu1804/x86_64/7fa2af80.pub
sudo add-apt-repository "deb https://developer.download.nvidia.com/compute/cuda/repos/ubuntu1804/x86_64/ /"
sudo apt-get update

wget http://developer.download.nvidia.com/compute/machine-learning/repos/ubuntu1804/x86_64/nvidia-machine-learning-repo-ubuntu1804_1.0.0-1_amd64.deb

sudo apt install ./nvidia-machine-learning-repo-ubuntu1804_1.0.0-1_amd64.deb
sudo apt-get update

wget https://developer.download.nvidia.com/compute/machine-learning/repos/ubuntu1804/x86_64/libnvinfer7_7.1.3-1+cuda11.0_amd64.deb
sudo apt install ./libnvinfer7_7.1.3-1+cuda11.0_amd64.deb
sudo apt-get update

Step 3：安装CUDA和cuDNN

sudo apt-get install --no-install-recommends cuda-11-4 libcudnn libcudnn8-dev

• 随后reboot重启电脑，命令行输入nvidia-smi, 以及nvcc -V进行验证

• 如有需要安装TensorRT加速库，我也把安装命令放在了下方

sudo apt-get install -y --no-install-recommends libnvinfer7\
 libnvinfer-dev\
 libnvinfer-plugin7