ubuntu16.04配置py-faster-rcnn

在ubuntu16.04下编译安装了py-faster-rcnn。

如果你发现本文写的有不对或不清晰的地方，还请在文末留言指出，谢谢！

主要步骤包括：安装cuda/cudnn，换apt源，装开源显卡驱动，装caffe依赖的apt包和python包，下载py-faster-rcnn代码，编译代码。注意一点：不要用cuda安装包自带的显卡驱动，装好cuda后用apt-get装源里的最新驱动，否则很可能黑屏。

py-faster-rcnn代码默认使用cudnn3，本文提供两种方法来安装更新版本的cudnn（是通过修改微量py-faster-rcnn所依赖的caffe代码做到的，直接替换或者用git操作）

本文提供了步骤0~17，其中0~14作为基础配置存在，也可用于其他开源代码库的配置参考。也包括不识别网卡的问题。

具体步骤如下：

0 下载cuda/cudnn

cuda用于调用显卡加速计算，py-faster-rcnn训练自己数据只能gpu模式因此cuda必须装；cudnn也用于加速可以不装但推荐安装。cudnn的版本要和cuda版本匹配，比如（cuda7.5, cudnn5.0）或（cuda8.0, cudnn5.1）的组合。强烈建议使用.run格式的cuda安装包。
请在windows平台上，到nvidia官网去下载，开始下载后换迅雷下载以加速。

这里以cuda7.5为例进行安装

1 编辑开机启动参数

这一步可选。有些台式机装好ubuntu重启后会黑屏，此时考虑本步骤。
开机后grub界面按e, 在"linux"开头行行尾single后添加参数nomodeset，注意空格分隔各个参数；按F10使用临时修改参数启动ubuntu

2 下载cuda和cudnn

用U盘或者移动硬盘，拷贝从windows上迅雷下载好的cuda和cudnn到HOME目录下。HOME目录就是例如/home/chris或者/home/rain这样的目录，是你打开“ubuntu的文件夹”后默认进入的目录

3 拉黑nouveau

拉黑nouveau这个显卡驱动，需要编辑配置文件并添加配置参数：按Ctrl+Alt+T打开终端，输入以下命令（#开头的内容是注释不会被执行）：

sudo gedit /etc/modprobe.d/blacklist.conf   # 用gedit编辑器打开配置文件

在文件末尾追加如下内容：

blacklist nouveau

4 安装cuda

安装cuda的.run文件。需要在tty终端下、lightdm进程关闭的情况下安装，并且使用override模式、不安装cuda自带的显卡驱动

先按Ctrl+Alt+F1切换到tty1；然后执行以下命令：

sudo init 3    #关闭切换过来之前的图形界面
sudo service lightdm stop  # 关闭lightdm进程
sudo sh ./cuda_7.5.18_linux.run --override    # 安装cuda的run文件，注意要有--override参数表示强制安装。  cuda的版本号根据情况改变

接下来会提示很多内容，首先是按q然后选择accept，然后会问是否安装cuda安装包带的显卡驱动，当然是不装！（跳出的提示中选择N），后续的各种提示都选'yes'或者默认值（比如cuda的样例程序安装位置等）

稍等片刻安装好cuda后，会提示要设定PATH环境变量和ldconfig的配置项。因为现在还是在tty1下面，不能用图形界面的东西，此时只能用vi和nano这两个很难用的编辑器，不妨先切回图形界面然后用gedit来设定

5 切换回图形界面

sudo init 5
service lightdm start    # 忘了是否需要这一步了，执行即可，就算报错也没有关系

然后按Ctrl+Alt+F7切换过去。

或者不用上面两个命令，用startx命令直接切换过去。

6 添加cuda用到环境变量和环境配置文件

开启终端（Ctrl+Alt+T），输入如下命令：

sudo gedit /etc/profile   # 打开配置文件

在文件末尾追加这一行内容并保存关闭文件：

export PATH=$PATH:/usr/local/cuda/bin       # 这一行的cuda-7.5这个版本根据你的cuda版本而改变。这一行在系统环境变量PATH上追加了cuda的bin目录使得nvcc等命令能被在任意目录下调用

(如果你用zsh作为默认shell，那么上面这句会不起作用。sudo vim /etc/zsh/zshrc，这样编辑的是全局的zsh用的环境变量，文件末尾添加export PATH=$PATH:/usr/local/cuda/bin）

在终端输入如下命令：

sudo gedit /etc/ld.so.conf.d/cuda.conf    # 新建一个ldconfig的配置文件，是为了后续用gcc/g++编译的时候能够链接到cuda的库文件

输入如下内容：

/usr/local/cuda/lib64

更新ldconfig：

sudo ldconfig   # 可选，其实不用做的

这里可能遇到的一个问题是，cuda已经装好了，但是编译cuda的例程时失败，提示cuda的库链接不上。这在我的笔记本电脑上遇到过，关掉secure boot就好了，会有一个蓝框的提示。需要按照提示输入两次密码，然后重启，再输入密码（至少8位）
重启时候输入密码，会弹出一个蓝色的小框，选择change secure boot state，然后按照提示的位输入密码，比如提示第7位，那就输入先前设定的密码中的第7位。

7 重启ubuntu系统

8 换apt源

要安装开源nvidia显卡驱动了。根据经验，请把安全启动(secure boot)关闭。包括windows下的关闭和UEFI/BIOS内的关闭，否则显卡驱动可能无法安装

这里是用apt-get命令来安装，但是apt-get的默认源网速太慢，换一个离你地理位置近的源：
以浙大源为例（也可以用阿里源）,用gedit打开配置文件并填入配置：

sudo gedit /etc/apt/sources.list    # 打开配置文件

清空内容，并复制粘贴如下内容：（或者手动访问http://mirrors.zju.edu.cn/,手动选定系统版本手动生成）

deb http://mirrors.zju.edu.cn/ubuntu xenial main universe restricted multiverse
deb http://mirrors.zju.edu.cn/ubuntu xenial-security main universe restricted multiverse
deb http://mirrors.zju.edu.cn/ubuntu xenial-updates main universe restricted multiverse
deb http://mirrors.zju.edu.cn/ubuntu xenial-backports main universe restricted multiverse
deb-src http://mirrors.zju.edu.cn/ubuntu xenial main universe restricted multiverse
deb-src http://mirrors.zju.edu.cn/ubuntu xenial-security main universe restricted multiverse
deb-src http://mirrors.zju.edu.cn/ubuntu xenial-updates main universe restricted multiverse
deb-src http://mirrors.zju.edu.cn/ubuntu xenial-backports main universe restricted multiverse

更新源：

sudo apt-get update

这里可能遇到的坑是，有线网和无线网都无法连接，用ifconfig只显示lo这个本地回环的伪网卡。这可能是你的网卡过于奇葩了，比如我遇到msi（微星）主板+killer（杀手）E2400的网卡，ubuntu并不认它。通过手动编译安装ndiswrapper并使用了一个tp-link的TL-wn726n外置无线网卡，得以上网。然后出现重启ubuntu后再次无法发现任何网卡，重启进入windows连接网络成功后重启进入ubuntu又好了。后续更新了内核，再次多次重启ubuntu都可以上网。很奇怪。

ndiswrapper下载地址
ndiswrapper原理是，加载网卡的windows驱动中的.inf等文件中的信息，关于其原理和使用详细步骤的可以参考这一篇博客
另外还有这个英文讨论帖，用hack的方式把Killer E2400的驱动模块打到内核中，没有尝试过，不确定是否可行。

9 安装nvidia开源显卡驱动

先找到需要的显卡驱动版本,在终端输入

cd /usr/local/cuda/samples
grep "nvidia-3" -r ./

根据命令执行结果，找到需要的nvidia显卡驱动版本号，比如我找到的是352，那就下载：

sudo apt-get install nvidia-352

or you may find proper graphics driver for your card. For example, GTX1080Ti with cuda_8.0.61_375.26_linux.run, should disable cuda installer's card driver(375.26) (which brings black screen after reboot), and replace that with nvidia-381 will be OK, via adding a ppa repo:

# first, make sure you have added nouveau to blacklist  (/etc/modprobe.d/blacklist.conf or just create a new conf file under same folder, add add `blacklist nouveau`)
sudo add-apt-repository ppa:graphics-drivers/ppa
sudo apt-get update
sudo init 3
sudo lightdm stop

sudo apt install aptitude
aptitude search nvidia-3*    # search proper driver package
sudo apt install nvidia-381  # I choose 381. you may try newer version as well
sudo reboot

安装显卡驱动并重启后分辨率变低而且无法调整
如果你从nvidia官网手动下载显卡驱动安装包，安装后会提示运行一条命令来生成/etc/X11/xorg.conf，然后重启电脑后发现分辨率很低而且无法调整。那么请先删除/etc/X11/xorg.conf，然后尝试执行如下几个命令，并从“软件中心”的GUI界面进行配置：

sudo apt-get install nvidia-current
sudo nvidia-xconfig
sudo software-properties-gtk

然后在"Additional Driver"中选择nvidia的binary Xorg driver。
参考：https://askubuntu.com/questions/286654/nvidia-driver-installed-successfully-but-not-activated

10 安装cudnn

将下载下来的cudnn-7.0-Linux-x64-v4.0-prod.tgz 解压（先前已经放到/home/chris目录下了，打开文件夹用鼠标解压就可以），解压后得到名为cuda的文件夹，只不过里面只包含include和lib目录，我们要做的就是把这两个目录放到cuda的安装目录（默认是/usr/local/cuda）。不过因为默认的cuda安装目录需要sudo权限，直接用鼠标操作比较麻烦，不如命令行干脆，因此用命令行来操作。

在打开的终端中输入下面命令：

cd ~/cuda    # 切换到cuda所在目录。  ~表示HOME目录，比如我的是/home/chris
sudo cp include/cudnn.h /usr/local/cuda/include/   
sudo cp lib64/{libcudnn.so.5.1.5,libcudnn_static.a} /usr/local/cuda/lib64/   # 把名字最长的.so文件和.a文件拷贝过去

继续更新文件链接：前面只拷贝了一个.so文件而不是全部，这是因为/usr/local/cuda/lib64目录，是先前步骤6配置过的/etc/ld.so.conf.d/cuda.conf目录中填入的路径，这个conf文件会被系统加载，表示以后编译代码时链接库会考虑从这个目录搜索库文件，也就是作为“辅助库目录”而存在。库目录要求，“大名”相同的文件（后面小版本不同而前缀相同），只能有一个普通文件存在而其他的作为软链接。那么继续更新软链接：

cd /usr/local/cuda/lib64/ 
# sudo rm -rf libcudnn.so libcudnn.so.5    # 如果先前没有安装过，则这一行忽略即可。
sudo ln -s libcudnn.so.5.0.18 libcudnn.so.5  # 这里的版本号请换成你实际的版本号
sudo ln -s libcudnn.so.5 libcudnn.so 

11 装一些用于提升开发效率的apt包（可选，个人推荐）：

sudo apt-get install vim zsh openssh-server

安装zsh的主题插件oh-my-zsh（可选，个人推荐）：

sh -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/robbyrussell/oh-my-zsh/master/tools/install.sh)"

12 装caffe依赖的apt包：

安装caffe和py-faster-rcnn所依赖的apt包（我用zsh+ohmyzsh,bash的话请去掉包含的"\")

sudo apt-get install -y build-essential cmake git pkg-config libprotobuf-dev libleveldb-dev libsnappy-dev libopencv-dev libhdf5-serial-dev protobuf-compiler libatlas-base-dev libgflags-dev libgoogle-glog-dev liblmdb-dev python-dev python-pip python-numpy python-scipy libhdf5-\* libgflags-dev python-opencv python-skimage python-yaml git
sudo apt-get install -y --no-install-recommends libboost-all-dev

13 安装pip包

先配pip源，比如阿里云源(或者豆瓣的也行):

在终端用gedit打开~/.pip/pip.conf文件：

gedit ~/.pip/pip.conf

然后填入如下内容并保存、关闭gedit：

[global]
index-url = http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/

[install]
trusted-host=mirrors.aliyun.com

然后用pip下载后续用到的python包(需要sudo权限因为要写入/usr/local等系统目录):

sudo pip install protobuf cython easydict jupyter

14 git下载代码

先配置FQ工具，比如ss。 然后为git配置sock5代理（这个步骤可选，目的是加速git下载）：

在终端输入如下命令：

git config --global http.proxy 'socks5://127.0.0.1:1080'
git config --global https.proxy 'socks5://127.0.0.1:1080'

配置好后，用git下载代码python版faster-rcnn代码（只下载caffe也是OK的，依赖项都配置好了）

mkdir -p ~/work && cd ~/work
git clone --recursive https://github.com/rbgirshick/py-faster-rcnn

15 编译代码

先编译lib目录下的代码

cd ~/work/py-faster-rcnn
cd lib
make

其次编译依赖的特定版本的caffe。
需要修改配置文件Makefile.config和Makefile，以及源码的更新

Makefile.config中需要修改的行：

#使用cudnn
USE_CUDNN := 1

#去掉不合适的cuda计算能力参数
CUDA_ARCH := -gencode arch=compute_50,code=sm_50 \
            -gencode arch=compute_52,code=sm_52 \
            -gencode arch=compute_60,code=sm_60 \
            -gencode arch=compute_61,code=sm_61 \
            -gencode arch=compute_61,code=compute_61

# 开启PYTHON支持
WITH_PYTHON_LAYER := 1

# INCLUDE_DIRS路径上，追加/usr/include/hdf5/serial，因为hdf5这个包在ubuntu16.04换成hdf5/seiral这种用法了
INCLUDE_DIRS := $(PYTHON_INCLUDE) /usr/local/include /usr/include/hdf5/serial

其他项，比如atlas、anaconda的python等，看情况修改，不修改也OK。

Makefile中需要修改的行：

# LIBRARIES变量，把hdf5的两个库名换掉，从hdf5_hl->hdf_serial_hl  hdf5->hdf5_serial
LIBRARIES += glog gflags protobuf boost_system boost_filesystem m hdf5_serial_hl hdf5_serial

(老版本的cuda可能需要下面这个修改，cuda8则不必：
找到第397行，NVCCFLAGS += -ccbin=$(CXX) -Xcompiler -fPIC $(COMMON_FLAGS)修改为NVCCFLAGS += -D_FORCE_INLINES -ccbin=$(CXX) -Xcompiler -fPIC $(COMMON_FLAGS) (添加了-D_FORCE_INLINES参数
)

编译caffe-fast-rcnn

需要先更新用到的caffe：原版py-faster-rcnn依赖的caffe比较老，不支持cudnnv5,那就更新下对应的源码。提供两种版本，方法1更简单些。

方法1:利用git修改

cd caffe-fast-rcnn  
git remote add caffe https://github.com/BVLC/caffe.git  
git fetch caffe  
git merge -X theirs caffe/master  

然后在合并之后注释掉include/caffe/layers/python_layer.hpp文件里的self_.attr(“phase”) = static_cast(this->phase_)

方法2:纯手工修改
用最新caffe源码的以下文件替换掉faster rcnn 的对应文件
include/caffe/layers/cudnn_relu_layer.hpp, src/caffe/layers/cudnn_relu_layer.cpp, src/caffe/layers/cudnn_relu_layer.cu

include/caffe/layers/cudnn_sigmoid_layer.hpp, src/caffe/layers/cudnn_sigmoid_layer.cpp, src/caffe/layers/cudnn_sigmoid_layer.cu

include/caffe/layers/cudnn_tanh_layer.hpp, src/caffe/layers/cudnn_tanh_layer.cpp, src/caffe/layers/cudnn_tanh_layer.cu

用caffe源码中的这个文件替换掉faster rcnn 对应文件
include/caffe/util/cudnn.hpp

将 faster rcnn 中的 src/caffe/layers/cudnn_conv_layer.cu 文件中的所有
cudnnConvolutionBackwardData_v3 函数名替换为 cudnnConvolutionBackwardData
cudnnConvolutionBackwardFilter_v3函数名替换为 cudnnConvolutionBackwardFilter

执行caffe的编译

cd caffe-fast-rcnn
make -j8
make pycaffe

16 其他补充

尝试用anaconda提供的python替代系统的python，不过编译起来没有成功。装anaconda主要是能避免自己手动装一些python包，不过其实借助apt-get和pip，也都能很快装好的。
然后
开启一个notebook：

jupyter-notebook

然后通过浏览器访问http://localhost:8888的形式（具体端口看你的命令提示），就可以使用notebook了。

另：如果编译caffe-fast-rcnn失败，但是依赖的环境和我提到的一致，那么不妨重新从git获取一份caffe的代码:

cd ~/work/py-faster-rcnn
rm -rf caffe-fast-rcnn
git submodule update --init --recursive

然后重启电脑，更新src和include目录的代码，以及Makefile与Makefile.config，再编译，就可以了。

17 其他问题

module object has no attribute text_format

需要在lib/fast_rcnn/train.py中开头处，添加：

import google.protobuf.text_format

18 参考

http://blog.csdn.net/g0m3e/article/details/51420565

http://www.dongcoder.com/detail-184574.html

http://blog.nelsonliu.me/2017/04/29/installing-and-updating-gtx-1080-ti-cuda-drivers-on-ubuntu/