一张图了解GPU、CUDA、CUDA toolkit和pytorch的关系

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GPU、Cuda Driver和 Cuda Toolkit的图解关系

省流，简略版本

• Nvidia Driver驱动：操作系统和硬件GPU进行沟通交互的程序，没这个驱动，GPU就是一个摆设，调用不起来，所以得先装这个。装了这个电脑就能用GPU了，但是深度学习搞不定。
• CUDA Toolkit工具包：是基于驱动程序，用来实现GPU并行计算和加速深度学习的软件包。通过这个软件包，调用驱动，实现更加高级的功能。
• cudnn深度学习加速库：是专门针对深度学习的GPU加速库，如果你要使用深度学习框架，这个是必需的。虽然也是CUDA Toolkit的组件，但是官方的下载包里面并没有，需要自己额外下载。
• pytorch，tensorflow深度学习框架：CUDA Toolkit并没有提供深度学习的框架，只是提供了如何高效调用GPU的软件库。如果你要创建深度学习模型，进行训练。还是要使用深度学习框架。
• Nvidia官方下载的CUDA：官方下载的CUDA Toolkit是包含了驱动的，并且联合到一块是称为CUDA的。
• conda下载的CUDA：是不包含驱动的，但是高版本的驱动，是向前兼容的，你可以下载相匹配的cuda toolkit，构成不同版本的cuda

要实现多版本的cuda怎么办

• 说明- 只需要安装不同版本的cuda toolkit即可

复杂版（你要是觉得简略版说的太简单，这里给你找文档证明）

一、Nvidia Driver和CUDA Toolkit的关系

• 下图是从官网找到的对应表格，链接

• 说明： - CUDA Driver是向前兼容的，就是后续的开发的新版本，是支持前面的cuda toolkit的。- 根据表格可以看出，安装的驱动尽可能新- CUDA Toolkit和驱动兼容，只需要满足最低版本就行
• 安装建议- 虽然官方的cuda都是包含了驱动的，如果你想单独安装也行，我就是单独安装的，没看技术文档。- 单独安装驱动的链接

安装GPU显卡驱动Nvidia Driver

下载

• 下载链接
• 在对应的选框中，选择适合的Nvidia驱动，注意，对于linux而言，这个驱动是包括cuda driver和nvidia driver的。这个是向前兼容的。* 点击下载
• ubuntu系统，下载的是run文件

安装

• 去除本地已经安装的Nvidia Driver
• 1、按 ctrl+alt+F1 进入tty， 登录tty后输入如下命令关闭图形界面

sudoservice lightdm stop

• 这里注意要禁用Nouveau

sudovim /etc/modprobe.d/blacklist.conf
blacklist nouveau

• 2、卸载nvidia显卡驱动。注意此时千万不能重启，重新电脑可能会导致无法进入系统。

sudoapt-get remove nvidia*

• 3、安装显卡驱动

sudosh NVIDIA-Lunix-x86_64-525.105.17.run

• 在这里，会安装过程中，会遇到一些选项，这里可以直接看这个链接，我是按照这个做的

最后，重启后安装cudnn, 进入解压后的cuda所在的目录。

sudocp lib* /usr/local/cuda/lib64/
sudocp cudnn.h /usr/local/cuda/include/

• 4、进入系统检查是否安装成功

# 查看安装的cuda配置
nvidia-smi
# 启动图形化界面配置
nvidia-settings

二、CUDA Toolkit是真的不包含CUDNN的

CUDA Toolkit的组件内容

• 数据获取链接

• 说明- 通过阅读整个表格可以知道，toolkit是包含了nvcc编译器的，但是没有包含cudnn的，所以我们还是需要重新在下载的。- cudnn的下载链接，这里记得找相对应的版本- CUDA Toolkit的下载链接，这里老是让我下载12.1，结果没有版本能带起来，这里给了一个所有版本的下载目录

三、CUDA Toolkit从Nvidia下载的，是真的包含了驱动的

证明1

• 网络链接
• 下图我是选择了我自己操作的ubuntu系统下载一个toolkit，给你生成的指令，可以看到默认是给你安装了515的驱动，

证明2

• 网络链接
• 下图红框里是我摘录的原文，中文意思就是为了方便，驱动安装是作为toolkit安装的一部分的。

证明3

• conda 安装是没有驱动的，好吧我没找到，不过找到了别人也是那么认为的，而且我在chatGPT上也问了一下，确实如此。
• 下图网络链接
• chatGPT的回答内容

CUDA Toolkit安装

• 打开链接，如下
• 选择适合的版本，进行安装。不过一般都是根据你的pytorch进行安装，而且装pytorh的时候，也会让你装cuda
• 官网生成的语句中，除了要求你安装pytorch需要的包，包括pytorch，torchvision，torchaudio三个包。还有一个pytorch-cuda11.7，这是和当前的要安装的pytorch兼容的cuda版本。
• 这里回归正题，还是从nvidia官网直接下载toolkit，选择你需要的版本，直接进行安装
• 我这里已经安装了驱动，所以需要相应的裁剪一下。只需要装一个toolkit就行了。

四、你还是要单独装一下CUDNN的，不然回报错

不装CUDNN的报错如下

安装CUDNN

• 找到官方，链接
• 找一个适合自己的版本，按照步骤装下来就行了

五、如何实现多版本的CUDA？

• 之前看了很多博客，都是基于conda进行安装的，但都是基于windows系统进行的，别的都是使用软链接，下载多个版本，修改系统路径实现的。截图如下，链接
• 别的基本上都是基于window环境的，使用docker之类的，不过这里找到一个自动化脚本，可以直接切换。参考连接
• 直接将代码放到这里

#!/usr/bin/env bash# Copyright (c) 2018 Patrick Hohenecker## Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy# of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal# in the Software without restriction, including without limitation the rights# to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell# copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is# furnished to do so, subject to the following conditions:## The above copyright notice and this permission notice shall be included in all# copies or substantial portions of the Software.## THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR# IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,# FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE# AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER# LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,# OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE# SOFTWARE.# author:   Patrick Hohenecker <[email protected]># version:  2018.1# date:     May 15, 2018set -e

# ensure that the script has been sourced rather than just executedif[["${BASH_SOURCE[0]}"="${0}"]];thenecho"Please use 'source' to execute switch-cuda.sh!"exit1fiINSTALL_FOLDER="/usr/local"# the location to look for CUDA installations atTARGET_VERSION=${1}# the target CUDA version to switch to (if provided)# if no version to switch to has been provided, then just print all available CUDA installationsif[[ -z ${TARGET_VERSION}]];thenecho"The following CUDA installations have been found (in '${INSTALL_FOLDER}'):"ls -l "${INSTALL_FOLDER}"|egrep -o "cuda-[0-9]+\\.[0-9]+$"|whileread -r line;doecho"* ${line}"doneset +e
    return# otherwise, check whether there is an installation of the requested CUDA versionelif[[! -d "${INSTALL_FOLDER}/cuda-${TARGET_VERSION}"]];thenecho"No installation of CUDA ${TARGET_VERSION} has been found!"set +e
    returnfi# the path of the installation to usecuda_path="${INSTALL_FOLDER}/cuda-${TARGET_VERSION}"# filter out those CUDA entries from the PATH that are not needed anymorepath_elements=(${PATH//:/ })new_path="${cuda_path}/bin"forpin"${path_elements[@]}";doif[[!${p}=~ ^${INSTALL_FOLDER}/cuda ]];thennew_path="${new_path}:${p}"fidone# filter out those CUDA entries from the LD_LIBRARY_PATH that are not needed anymoreld_path_elements=(${LD_LIBRARY_PATH//:/ })new_ld_path="${cuda_path}/lib64:${cuda_path}/extras/CUPTI/lib64"forpin"${ld_path_elements[@]}";doif[[!${p}=~ ^${INSTALL_FOLDER}/cuda ]];thennew_ld_path="${new_ld_path}:${p}"fidone# update environment variablesexportCUDA_HOME="${cuda_path}"exportCUDA_ROOT="${cuda_path}"exportLD_LIBRARY_PATH="${new_ld_path}"exportPATH="${new_path}"echo"Switched to CUDA ${TARGET_VERSION}."set +e
return

cuda切换的简单方法

• 修改软链接cuda,具体链接到的cuda文件即可

sudorm -rf cuda
sudoln -s /usr/local/cuda-10.1 /usr/local/cuda

linux下CUDA和CUDNN安装

CUDA安装

• 这里选了本地安装
• 下载完毕
• 进行安装，发现本地的驱动，如果我选择abort会直接跳出安装，所以选择continue
• 后续还有一个选择的选项，去掉了driver，最终的安装结果如下。
• 本来以为没有的，结果有装错了，重新来了一次

• 将当前安装而cuda添加到系统路径中，修改所有用户的PATH,这里他说的~/.bashrc，在我的系统中找不到，直接改变了系统变量，参考连接

• 修改LD_LIBRARY_PATH,切换到当前用户下的home目录，然后编辑.bashrc文件，将下列文本添加到末尾

exportPATH=/usr/local/cuda-11.7/bin:$PATHexportLD_LIBRARY_PATH=/usr/local/cuda-11.7/lib64:$LD_LIBRARY_PATHexportCUDA_HOME=$CUDA_HOME:/usr/local/cuda-11.7

• 运行如下命令。重置环境，并测试成果

# 切换到当前的用户的home目录下方cdsource .bashrc
nvcc -V

• 真想剁了我的手，这波耍懒，没有给我保存快照，然后装cudnn的时候失败了，有结束不了，cuda驱动也运行不了，重新装了一遍。
• 注意！！这里我修改了两种环境的bash,分别是root和当前用户的
• 又来了一次，这波得保存好快照，手再贱，就剁手！！

• 这波放心了！！！

CUDNN的安装

• 点击官网，进行下载，注意版本
• 估计这伙下错了，是针对ubuntu的deb文件，是可以安装和执行的，不需要换目录，先试试看吧。先创建一个镜像
• 这个方法不行，还是得下载压缩文件。这种安装方式反而把我的显卡驱动给我搞崩溃了，不行！！
• 下载压缩文件的方式，下载连接，下载截图，这里直接下载tar压缩文件
• 下载完毕，root打开，复制文件
• 将相关的库文件进行迁移，并赋予权限，可以看得出，还是一个懒人新手，直接给777了

cp cudnn-linux-x86_64-8.6.0.163_cuda11-archive/include/cudnn.h /usr/local/cuda-11.7/include/
cp cudnn-linux-x86_64-8.6.0.163_cuda11-archive/lib/libcudnn* /usr/local/cuda-11.7/lib64/
chmod a+r /usr/local/cuda-11.7/include/cudnn.h
chmod a+r /usr/local/cuda-11.7/lib64/libcudnn*

• 测试是否安装成功，按照他们说的，输入指令

cat /usr/local/cuda-11.7/include/cudnn.h |grep CUDNN_MAJOR -A 2

出现如下的东西就是正确的

• 但是我看了这个文件，里面确实没这个东西，在没有编译的情况下，就是打开了不应该会有变化。

pytorch安装

• 找到官网，链接
• 复制到conda，自己进行安装！！

• 先创建一个conda环境，然后不需要装cuda了，指令如下

# 创建环境，这波忙猜python版本3.8应该够的，有犯病了
conda create --name pytorch2.0 python==3.8# 激活环境
conda activate pytorch2.0
# 安装对应的包
conda install pytorch torchvision torchaudio -c pytorch 

• 我愿称之为光速打脸，再建一个环境吧。
• 当我没说，重新输入一遍上面的指令，改改

# 你没看到，我刚把上一个环境删除了
conda remove --name pytorch2.0 --all
conda create --name pytorch2-0 python==3.9# 激活环境
conda activate pytorch2-0
# 安装对应的包
conda install pytorch torchvision torchaudio -c pytorch 

• 安装完毕，这个深度学习的代码测试一下

问题

• 我的anaconda是通过root安装的，我当前用户调用不了。这个就暂时搁置了，难道要重新装anaconda吗？？？
• 哦吼！我已经成功解决了，给你一个链接，为什么会出现这个问题。anaconda安装的正确姿势
• 然后安装了pytorch1.13版本，安装成功，下面就是跑跑程序了。

• 测试能否顺利调用GPU进行加速
• 这就很烦了，弄了半个月都没成功，不过这都不是问题，我查看了一下显卡和驱动，发现了这个奇怪的事情。显卡驱动对应的cuda版本是12.1,但是我当时专门装了驱动，但是没有装cuda,难道会默认给我安装cuda,但是在路经里面并没有发现啊。然后调用装好cuda的编译器版本发，发现是正常的11.7并没有任何异常，这个版本异常就是最大的异常了。
• 显卡驱动对应的是cuda driver version,然后编译器对应的cuda版本是runtime version,所以两个是不冲突的，runtime version是cuda版本的上限，runtime version只要小雨runtime version就行了。

离谱，conda永远不成功，venv一下子就成功了

• 这是venv安装的，终于找到了对应的cuda,检测到了GPU，。
• 这是conda安装的，就尼玛离谱，我装了好几次都不得行。
• 做最后一次尝试，不行我就用venv.我猜测如果路径的问题，这些conda环境是安装在opt下方的，并不是安装在用户的目录下的。换了用户还是不行。所以放弃了，直接使用venv吧，下面分析一下这两个的差别。

• 主要问题是因为conda我找不到目录下方的那些个bin目录下的编译器文件，所以就识别不了对应的环境。但是venv就可以，就算我改了权限是777,也没什么用。我可以在试试看重新安装。
• venv和conda的差别，这里是参考了这里的链接《python配置-virtualenv 和 conda的区别，基本上没啥区别- conda是功能强大的环境管理工具，可以管理很多中开发语言的环境，但是这里基本上只需要操作python环境，所以不需要- venv是依赖主环境的，我需要制定，conda是可以独立于主编译器环境的，但是也没是，我基本上还是只需要一种虚拟环境- venv自己自行下载，但是conda就不需要自行下咋

我已经尝试够了，感觉就是我的conda安装不对，但是没有那么多时间去做额外的尝试了，暂时就删除了吧

七、卸载系列

卸载Nvidia Driver和CUDA

• 暂时没有找到好的方法，要么直接恢复镜像，要么直接从装系统。

卸载conda

• 特定目录，直接删除对应anaconda文件

sudorm -rf path/anaconda3

• 修改配置文件

# 切换到当前的目录cd# 删除配置文件中的内容有关conda的东西
gedit .bashrc

总结

现在的理解就是我可以装多个版本的cuda toolkit，，然后不同的框架会自动调用

参考

其中用到的参考链接如下，如果认为侵删，请联系，我把相应的内容删除

• 一文讲清楚CUDA、CUDA toolkit、CUDNN、NVCC关系
• 驱动卸载和安装
• linux mint 驱动命令,如何在Linux Mint上安装Nvidia驱动程序
• 【亲测有效】Linux系统安装NVIDIA显卡驱动
• Linux Nvidia显卡驱动安装
• 官方文档Installation Guide