Linux Ubuntu配置CPU与GPU版本tensorflow库的方法_linux tensorflow

  本文介绍在Linux操作系统的发行版本Ubuntu中，配置可以用CPU或GPU运行的Python新版本深度学习库tensorflow的方法。

  在文章Anaconda配置Python新版本tensorflow库（CPU、GPU通用）的方法（https://blog.csdn.net/zhebushibiaoshifu/article/details/129285815）以及新版本GPU加速的tensorflow库的配置方法（https://blog.csdn.net/zhebushibiaoshifu/article/details/129291170）中，我们已经介绍了Windows平台下，配置CPU、GPU版本的tensorflow库的方法；而在本文中，我们就介绍一下在Linux Ubuntu环境中，CPU与GPU版本tensorflow库的配置方法。

  本文分文两部分，第1部分为CPU版本的tensorflow库的配置方法，第2部分则为GPU版本的tensorflow库的配置方法；如果大家的电脑有GPU，那么就直接跳过第1部分，从本文的第2部分开始看起就好。需要明确的是，本文的Python版本为3.10，是一个比较新的版本；但是如果大家的Python是其他版本也没问题，整体配置的思路都是一样的。

1 CPU版本

  首先，我们介绍一下CPU版本的tensorflow库的配置方法。

  配置CPU版本的tensorflow库可以说是非常简单。首先，建议大家按照文章Linux Ubuntu配置Anaconda与Python的方法（https://blog.csdn.net/zhebushibiaoshifu/article/details/130807267）中提及的内容，首先配置好Anaconda环境；其次，如果大家需要在虚拟环境中配置tensorflow库，那么就可以自行创建一个虚拟环境后开始后续的操作——我这里就直接在默认的环境，也就是base环境中加以配置了。关于Anaconda创建虚拟环境，大家可以参考文章Anaconda中Python虚拟环境的创建、使用与删除（https://blog.csdn.net/zhebushibiaoshifu/article/details/128334614），这里就不再赘述了。

  我们可以通过在终端中输入如下的代码，查看当前Anaconda环境中的环境。

conda info -e
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  运行上述代码，将得到如下图所示的情况。其中，可以看到我这里因为没有创建虚拟环境，因此就是只有一个base环境。

  随后，我们在终端中输入如下的代码，安装tensorflow库。

conda install tensorflow
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  运行上述代码，我们将自动开始安装当前环境（也就是Python版本）支持的最新版本的tensorflow库；如下图所示。

  安装完毕后，就将出现如下图所示的界面。

  至此，我们就完成了CPU版本的tensorflow库的配置。我们按照文章新版本GPU加速的tensorflow库的配置方法（https://blog.csdn.net/zhebushibiaoshifu/article/details/129291170）中提及的方法，在Python中输入如下的代码，检验当前tensorflow库是否支持GPU运算。

import tensorflow as tf
print(tf.config.list_physical_devices("GPU"))
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  运行上述代码，如果得到如下图所示的一个空列表[]，则表示当前tensorflow库并不支持GPU运算——当然这个是肯定的，我们这里配置的就是CPU版本的tensorflow库，自然是无法在GPU中加以运算了。

  至此，tensorflow库也可以正常使用了，但是他只能支持CPU运算。这里有必要提一句，其实我们通过前述方法配置的tensorflow库，其自身原理上也是支持GPU运算的——因为在Linux操作系统中，从tensorflow库的1.15版本以后，就不再区分CPU与GPU版本了，只要下载了tensorflow库，那么他自身就是CPU与GPU都支持的；我们目前到此为止配置的tensorflow库之所以不能在GPU中加以运行，是因为我们还没有将GPU运算需要的其他依赖项配置好（或者是电脑中完全就没有GPU）。

2 GPU版本

  接下来，我们介绍一下GPU版本的tensorflow库的配置方法。

2.1 NVIDIA Driver配置

  首先，我们需要对NVIDIA驱动程序加以配置。NVIDIA驱动程序是用于NVIDIA显卡的软件，它可以控制NVIDIA显卡的功能和性能，并确保它们与操作系统和其他软件正常配合工作。

  首先，我们可以先在终端中输入如下的代码。

nvidia-smi
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  随后，正常情况下应该出现如下图所示的情况。如果大家此时出现的是其他情况，就表明要么没有安装任何NVIDIA驱动程序，要么是安装了NVIDIA驱动程序但是这一驱动的版本有问题。这里我们可以先不管，大家继续往下看即可。

  接下来，我们就开始安装NVIDIA驱动程序。其中，这里提供3种不同的方法，但是建议大家用最后一种。

2.1.1 方法一（不推荐）

  第1种方法，我们直接在终端中输入如下的代码即可。

sudo ubuntu-drivers autoinstall
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  一般情况下，这一代码将会自动下载或更新我们电脑中的驱动，其中NVIDIA驱动程序也会跟着一并下载或更新。但是这一方法我尝试之后发现，并没有效果，因此这一方法应该是和大家电脑的状态有关系，不一定百分之百成功，因此并不推荐。

2.1.2 方法二（不推荐）

  第2种方法，是直接到NVIDIA驱动程序的官方网站中下载；但是这一方法比较麻烦，因此我这里也并不推荐。

  首先，我们进入NVIDIA驱动程序的官方网站（https://www.nvidia.cn/Download/index.aspx?lang=cn），并在如下图所示的界面处，依据自己电脑中显卡的型号、电脑的系统等加以选择。

  随后，点击“搜索”选项，将会出现最合适大家的NVIDIA驱动程序，并点击“下载”即可。

  随后，大家在终端中，安装刚刚下载好的NVIDIA驱动程序即可。

2.1.3 方法三（推荐）

  第3种方法，是最为推荐的方法。

  首先，大家在终端中输入如下的代码。

ubuntu-drivers devices
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  随后，将出现如下图所示的界面；其中，出现recommended的NVIDIA驱动程序版本，就是我们电脑中最合适的版本；大家此时需要记录一下这个版本号，后续需要用到。

  接下来，我们在终端中输入如下的代码。

sudo apt install nvidia-driver-525
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  其中，上述代码最后的525就是我们上图中，记录下来的版本号，大家依据自己的实际情况来修改上述代码即可。运行代码后，将出现如下图所示的情况，即这一版本的NVIDIA驱动程序将开始下载与安装。

  如果大家随后的下载、安装都很顺利，那么久没事了；但是有的时候，会出现如下图所示的错误提示。

  此时，表明我们电脑中原有的NVIDIA驱动程序与新下载的版本有了冲突，导致新的版本无法正常安装。此时，我们需要在终端中，依次输入如下的代码，记得每次输入一行即可。

sudo apt-get purge nvidia*
sudo apt-get purge libnvidia*
sudo apt-get --purge remove nvidia-*
sudo dpkg --list | grep nvidia-*
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  上述代码中，前3行表示删除原有的NVIDIA驱动程序及其相关内容，最后一句用来检测，原有的NVIDIA驱动程序是不是被删除干净了。如果大家出现如下图所示的情况，即输入上述最后一句代码后什么提示信息都没有出现，那么就说明原有的NVIDIA驱动程序已经删除干净了。

  此时，我们可以再执行一次如下的代码。

ubuntu-drivers devices
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  但此时，和前文中不一样的是，或许可以看到出现recommended的NVIDIA驱动程序版本发生了变化，例如我这里不再是前面的525了，而是另一个版本；但是这里我们不用管这个变化，之后还是下载525版本即可。

  接下来，我们还是运行以下代码。

sudo apt install nvidia-driver-525
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  其中，上述代码最后的525就是我这里的版本号，大家还是要记得修改一下。此时，我们就可以正常下载、安装指定版本的NVIDIA驱动程序了。

  此时，我们再一次在终端中输入如下的代码。

nvidia-smi
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  随后，正常情况下应该出现如下图所示的情况。其中，可以留意一下下图的右上角，表示CUDA版本最高支持12.0，再新的版本就不支持了——当然，这个CUDA具体是什么，以及怎么配置，我们接下来会提到，这里就是先留意一下即可。

  还有一点需要注意，如果输入前述代码后，出现的是如下图所示的情况，那么还是说明我们此时电脑中原有的NVIDIA驱动程序与新下载的版本有了冲突，大家重新执行一下前文中删除电脑中原有的NVIDIA驱动程序的3句代码即可。

  随后，我们还可以输入如下的代码。

nvidia-settings
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  如果出现如下图所示的情况，即一个新的名为“NVIDIA X Server Settings”的窗口被打开，即说明我们前述的配置没有问题。

  至此，我们完成了NVIDIA驱动程序的配置工作。

2.2 CUDA配置

  接下来，我们进行CUDA的配置；CUDA是NVIDIA发明的一种并行计算平台和编程模型。

  首先，我们需要到tensorflow库的官方网站（https://www.tensorflow.org/install/source）中，下拉找到如下图所示的tensorflow库版本与对应的CUDA、cuDNN版本匹配表格，并结合自己的Python版本，选择确定自己需要哪一个版本的tensorflow库，并进一步确定自己CUDA、cuDNN的版本。其中，如下图紫色框所示，由于我这里Python版本是3.10的，因此只能选择紫色框内的版本；随后，想着用新版本的tensorflow库，因此我就选择用第一行对应的CUDA、cuDNN版本了。

  随后，我们到CUDA的官方网站（https://developer.nvidia.com/cuda-downloads）中，首先按照如下图所示的方法，基于自己电脑的型号选择对应的内容；其中，注意最后一个选项要选择runfile (local)。

  随后，网站将根据我们的选择，自动展示最新版本的CUDA。但是要注意，网站中给我们的选择，默认是最新的版本，而我们需要根据前文提到的tensorflow库版本与对应的CUDA、cuDNN版本匹配表格，确定我们需要的版本。例如，如下图前3个紫色框所示，网站中给出的CUDA版本是12.1.1的，而我需要的版本是11.8的，因此就需要通过下图中“Archive of Previous CUDA Releases”选项，找到老版本的CUDA。

  如下图所示，我们这里找到11.8版本的CUDA，点击即可。

  随后，将出现11.8版本的CUDA的安装方法，我们就在终端中，先后输入网站中此时展示出来的两句代码即可。

  随后，即可开始安装CUDA。其中，如果大家在安装时，出现如下图所示的提示，一般情况下是由于电脑中安装有老版本CUDA导致的；但是也不用专门去管他，选择“Continue”选项即可。

  随后，大家要注意，在如下图所示的界面中，取消选中Driver前面的叉号，从而取消NVIDIA驱动程序的安装，因为我们已经在前面安装过这个驱动了。随后，即可选择“Install”。

  接下来，我们即可开始安装CUDA，安装完毕后将会出现如下图所示的界面。

  至此，我们完成了CUDA的安装操作，但是需要进一步配置对应的环境变量。首先，在终端中输入如下的代码。

vim ~/.bashrc
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  这句代码表示，我们将打开bashrc这一文件，并对其加以编辑，从而实现对环境变量的配置。运行上述代码后，我们将看到类似如下图所示的界面。

  随后，我们按下i键，开始对bashrc这一文件加以编辑。通过调整鼠标的位置，从而在bashrc文件的末尾增添如下的内容。

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/cuda/lib64
export PATH=$PATH:/usr/local/cuda/bin
export CUDA_HOME=$CUDA_HOME:/usr/local/cuda
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  此时，我们将得到如下图所示的情况。

  接下来，我们首先按下Esc键退出编辑模式；接下来，输入:wq，表示保存并退出bashrc这一文件。此时，应该会出现如下图所示的界面。

  接下来，我们分别在终端中输入如下所示的两句代码。

source ~/.bashrc
nvcc --version
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  其中，第一句表示更新bashrc文件，使得我们刚刚修改的环境变量立即生效；第二句则是验证CUDA安装情况的代码。如果运行以上两句代码后，出现如下图所示的界面，则表明我们的CUDA配置与环境变量配置都已经完成。

  至此，我们就完成了这一部分的配置工作。

2.3 cuDNN配置

  接下来，我们开始配置cuDNN。cuDNN是一个GPU加速的深度神经网络基元库，能够以高度优化的方式实现标准例程（如前向和反向卷积、池化层、归一化和激活层）。这里还是要看一下前文提及的那个tensorflow库版本与对应的CUDA、cuDNN版本匹配表格，明确我们需要下载哪一个版本的cuDNN。

  首先，我们进入cuDNN的官方网站（https://developer.nvidia.com/rdp/cudnn-download）；要下载cuDNN之前，我们需要先注册一下，不过注册流程也比较快，几分钟就可以完成。

  随后，我们在网站中找到对应版本的cuDNN。这里需要注意，如果我们需要的cuDNN版本并不是最新的，那么就需要在下图中“Archived cuDNN Releases”选项中找到老版本。

  我这里需要8.6版本的cuDNN，因此就需要从上图所示的位置中找到这一个版本的下载链接，并开始下载。

  下载完毕后，我们首先在终端中通过如下的命令进入下载路径；当然如果大家的下载路径不一样的话，就自行对下面这句代码加以修改即可。

cd ~/Downloads
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  随后，输入如下的代码；这里需要注意，下面代码中的8.x.x.x这一部分，大家需要结合自己下载后获得安装包中具体的版本数字来修改。这一句代码的作用是启动我们本地的存储库。

sudo dpkg -i cudnn-local-repo-${OS}-8.x.x.x_1.0-1_amd64.deb
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  运行上述代码，如下图所示。

  接下来，依次逐行输入如下所示的代码。其中，下面代码中的8.x.x.x这一部分，大家还是需要结合自己下载后获得安装包中具体的版本数字来修改；而同时X.Y这一部分，我们则需要根据前面选择的CUDA的版本来修改。例如，我前面下载的CUDA版本是11.8的，因此这个X.Y就是11.8。这三句代码的作用依次是：导入CUDA的GPG密钥、刷新存储库的元数据、安装运行时库。

sudo cp /var/cudnn-local-repo-*/cudnn-local-*-keyring.gpg /usr/share/keyrings/
sudo apt-get update
sudo apt-get install libcudnn8=8.x.x.x-1+cudaX.Y
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  如下图第一行、第二行代码所示，就是我这里输入的上述第三句代码的具体内容。

  随后，我们继续在终端中输入如下的代码，同样记得修改自己的版本号。这句代码的作用是安装开发者库。

sudo apt-get install libcudnn8-dev=8.x.x.x-1+cudaX.Y
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  如下图所示，就是我这里输入的具体内容。

  随后，我们继续在终端中输入如下的代码，同样记得修改自己的版本号。这句代码的作用是安装代码样例。

sudo apt-get install libcudnn8-samples=8.x.x.x-1+cudaX.Y
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  如下图所示，就是我这里输入的具体内容。

  以上就是cuDNN的安装具体过程，接下来我们需要验证其是否安装正确。这一个验证过程稍微麻烦一些，但是其实流程也比较快。我们在终端中，依次逐行输入如下的代码即可。

cp -r /usr/src/cudnn_samples_v8/ $HOME
cd  $HOME/cudnn_samples_v8/mnistCUDNN
sudo apt-get install libfreeimage3 libfreeimage-dev
make clean && make
./mnistCUDNN
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  如果大家运行完上述代码后，得到如下图所示的结果，出现Test passed!这个字样，就表明我们的cuDNN也已经配置完毕。

  至此，cuDNN就已经成功配置了。

2.4 tensorflow库配置

  接下来，我们终于到了最后一步，也就是tensorflow库的配置了。

  我们在终端中，输入如下的代码即可。

pip install tensorflow
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  随后，将出现如下图所示的情况。这里大家需要注意一下，大家看一下下图紫色框内的字样，如果我们此时开始下载的tensorflow库是我们需要的版本，那么就没有问题；如果是我们当前无法使用的版本（也就是和CUDA、cuDNN版本不匹配的版本），那么就可以通过指定版本的方式重新下载tensorflow库。

  完成tensorflow库的配置后，我们在Python中输入如下的代码，检验当前tensorflow库是否支持GPU运算。

import tensorflow as tf
print(tf.config.list_physical_devices("GPU"))
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  运行上述代码，如果得到如下图紫色框内所示的字样，则表明我们的tensorflow库已经配置完毕，且可以使用GPU加速运算了。

  至此，大功告成。

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