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keras安装和配置指南

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发表于 2022-6-24 12:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
Keras安装与配置指南
Keras是Python语言中基于原始深度学习框架Tensorflow或Theano的封装框架。那么如果准备使用Keras首先必须准备安装Tensorflow或Theano

0. CPU运行版本的安装

如果需要直接安装(即使用CPU实现程序运算),仅仅需要在安装好的Python环境下,在终端或者或命令行下,输入:
pip install theano;#pip install tensorflow;pip install keras 即可完成keras的安装
之后可以验证keras是否安装成功,在命令行中输入Python命令进入Python变成命令行环境:
>>>import kerasUsing Theano(Tensorflow) backend.>>> 那么Keras就已经成功安装了
使用运行在CPU上的Keras可以用来熟悉一下Keras的结构,跑一些小型的神经网络。

1. Windows环境下GPU运行版本的安装

Windows本身不具备非常良好的开发环境,所以我们需要准备如下几个要素来驱动GPU运行Keras:

  • 基础工具 Microsoft Visual Studio 2010 - 2013 (2015版本仅仅支持CUDA8.0,不建议安装) 这里推荐到MSDN我告诉你下载各个版本的,在关闭360等杀毒软件后,进行安装,软件将自动配置环境,不需要更多设置。
  • Python环境 - 推荐Anaconda Anaconda是Python众多发行版中非常适用于科学计算的版本,里面已经集成了很多优秀的科学计算Python库。 对于搞科学计算与深度学习的朋友们,建议安装Anconda2.7版本,如果需要做文本处理,建议3.5 下载地址: Anaconda 同样关闭360等杀毒软件的屏蔽软件,安装时同意默认Anaconda作为Anaconda作为默认python路径,那么环境变量不需要再次配置了。
  • 关键的gcc/g++编译器 gcc/g++是Windows环境与Linux环境非常大的一个差别点。 然而Keras采用GPU进行编译,gcc/g++是必不可少的,这里提供两种解决方案:

    • Mingw Anaconda官方库中集成了软件包Mingw,里面包含了gcc/g++等编译工具。 打开命令行直接输入:conda install mingw libpython
    • MSYS2 一部分读者自己本身已经具有了Python环境,再安装Anaconda会造成很大的不便,那么本文推荐安装MSYS2,网站上有详细的如何安装的说明,本文不再赘述。 在安装好后确认安装目录中存在mingw文件夹及文件夹中的各类文件。

  • 核心工具 CUDA ToolkitCUDA Toolkit是NVIDIA公司面向GPU编程提供的基础工具包,也是驱动显卡计算的核心技术工具。 该工具目前仅仅面向NVIDIA公司所生产的各类显卡,不支持AMD公司或英特尔公司的显卡产品,如果没有NVIDIA公司的显卡,那么只能使用基于CPU版本的Keras深度学习框架。 目前NVIDIA显卡中支持CUDA包含GeForce\TESLA\QUADRO三个系列,市面上常见的系列显卡GTX、GT、M开头的都支持CUDA,包括笔记本类显卡。 在近期上市的GeForce GTX 1080、GeForce GTX 1070仅仅只能使用CUDA Toolkit 8.0,建议采用7.5版本,按照自己的系统进行选择性的下载。 在下载之后,按照步骤安装,不建议新手修改安装目录,同上,环境不需要配置,安装程序会自动配置好。
  • 底层框架Theano/Tensorflow 这里不加赘述。
pip install theano;#pip install tensorflow;pip install keras 或者想要加速开发版本,用(前提是你有git:conda install git)
pip install --upgrade --no-deps git+git://github.com/Theano/Theano.git

  • (可选)加速库CuDNN 从官网下载需要注册账号申请,两三天批准。网盘搜索一般也能找到最新版。 Windows目前就是cudnn-7.0-win-x64-v5.0-prod.zip。 下载解压出来是名为cuda的文件夹,里面有bin、include、lib,将三个文件夹复制到安装CUDA的地方覆盖对应文件夹,默认文件夹在:
C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA

  • 重中之重:环境配置
    在我的电脑上右键->属性->高级->环境变量->系统变量中的path,添加
C:\Anaconda2;C:\Anaconda2\Scripts;C:\Anaconda2\MinGW\bin;C:\Anaconda2\MinGW\x86_64-w64-mingw32\lib;注意 本文将Anaconda安装至C盘根目录,根据自己的情况进行修改;另外在之前安装gcc/g++时采用MSYS2方式安装的,修改并重新定位MinGW文件夹,并做相应修改。
之后并新建变量PYTHONPATH,并添加
C:\Anaconda2\Lib\site-packages\theano; 在用户目录,也就是C:\Users\当前用户名\,新建.theanorc.txt。 这个路径可以通过修改Theano的configparser.py来改变。Theano装在Anaconda\Lib\site-packages里 .theanorc.txt的内容:
[global]openmp=False device = gpu   optimizer_including=cudnn #不用cudnn的话就不要这句,实际上不用加,只要刚刚配置到位就行  floatX = float32  allow_input_downcast=True  [lib]cnmem =0.8 [blas]ldflags=  [gcc]cxxflags=-ID:\Anaconda2\MinGW  [nvcc]fastmath = True  --flags=-LD:\Anaconda2\libs #改成自己装的目录--compiler_bindir=D:\Microsoft Visual Studio 12.0\VC\bin #改成自己装的目录#最后记得把汉字全删了 至此安装完成,转入本文结尾《GPU加速测试》部分,验证安装效果。

2. Linux-Ubuntu环境下GPU运行版本的安装

进入Linux系统安装,相对来说容易多了。 对于Ubuntu发行版,本文建议安装Ubuntu 14.04,部分使用帕斯卡系列显卡和CUDA Toolkit8.0的读者,可以使用最新的Ubuntu 16.04发行版。其他发行版中,尤其使用了Ubuntu 15.10的读者,在使用CUDA时会出现,gcc版本过高无法编译的情况,解决办法这里不再详细赘述,可以联系笔者,联系方式在文末。 本文以Ubuntu 14.04作为例子。

  • 系统初始配置与依赖库的安装
在系统安装好之后,在 系统设置->软件更新 中更换aliyun镜像源,之后使用快捷键Ctrl+Alt+T打开终端,输入:
sudo apt update;sudo apt upgrade #静待系统更新完成 接着安装依赖库:
sudo apt install -y python-dev python-pip python-nose gcc g++ git gfortran;sudo apt install -y libopenblas-dev liblapack-dev libatlas-base-dev;sudo apt install -y python-numpy python-scipy #Anaconda用户不需要安装 部分读者依然喜爱使用Anaconda发行版,可以在该系统下安装,地址依然是官网,按照说明可以自动安装。

  • CUDA Toolkit的安装
CUDA Toolkit选择合适的版本进行下载,强烈建议使用.deb格式的下载包。下载完后,终端cd至相应文件夹,输入:
sudo dpkg -i cuda-repo-ubuntu1404-7-5-local_7.5-18_amd64.deb;sudo apt-get update;sudo apt install cuda 安装完毕后,输入:
echo'export PATH=/usr/local/cuda-7.5/bin:$PATH' >> ~/.bashrc;echo'export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/cuda-7.5/lib64:$LD_LIBRARY_PATH' >> ~/.bashrc;source ~/.bashrc CUDA环境也配置完了 验证是否配置成功,可以尝试输入:
nvcc -V 可以查看到输出nvcc编译器的版本

  • Theano以及Keras的安装
pip install theano;#pip install tensorflow;pip install keras

  • Theano的配置 在终端中输入:
sudo gedit ~/.theanorc 打开文件添加:
[global]floatX=float32device=gpu[lib]cnmem = 0.8[blas]ldflags = -lopenblas[nvcc]fastmath = True 保存退出,至此安装完成,转入本文结尾《GPU加速测试》部分,验证安装效果。

3. GPU加速测试

这一部分不分系统,只要配置正确都可以完成。

  • 环境测试
在命令行中进入Python环境,输入:
import theano #采用tensorflow作为底层的不用使用 会出现一系列信息,包括显卡型号、浮点数类型、是否采用CNmem和cuDNN(如果使用了的话)等等,那么恭喜你,环境彻底配置成功。 如果使用了Windows系统的读者,电脑上可能会出现,debug的字样,这是第一次使用,在编译生成运行库,属于正常现象。

  • 加速库测试 Python环境下输入:
import numpy id(numpy.dot) == id(numpy.core.multiarray.dot) 如果得到的结果为False,说明你的除了gpu加速还得到了数学库blas加速,按照教程顺序配置的Linux用户是一定可以得到False结果的;Windows用户得到True也没有关系,因为Anaconda中已经内置了MKL加速库,如果想使用OPENblas可以按照文末的联系方式联系我。

  • 速度测试 新建一个文件test.py,内容为:
from theano import function, config, shared, sandboximport theano.tensor as Timport numpyimport timevlen = 10 * 30 * 768# 10 x #cores x # threads per core #这里可以加一两个0,多测试一下,记得去掉汉字 iters = 1000rng = numpy.random.RandomState(22)x = shared(numpy.asarray(rng.rand(vlen), config.floatX))f = function([], T.exp(x))print(f.maker.fgraph.toposort())t0 = time.time()for i in xrange(iters):    r = f()t1 = time.time()print("Looping %d times took %f seconds" % (iters, t1 - t0))print("Result is %s" % (r,))if numpy.any([isinstance(x.op, T.Elemwise) for x in f.maker.fgraph.toposort()]):    print('Used the cpu')else:    print('Used the gpu') 在GTX 970显卡下,输出结果大概是0.21秒,在一百倍运算量下19秒,可以进行对比。 想比较速度的话,可以将刚刚配置中.theanorc/.theanorc.txt文件中的改成
[global]device = cpu 理论上,相比较主频为3.3GHz的CPU,加速比应该是75倍,但不同的ssd和内存限制了IO接口传输速度。

  • Keras中mnist数据集测试 下载Keras开发包
git clone https://github.com/fchollet/keras.gitcd keras/examples/python mnist_mlp.py 程序无错进行,至此,keras安装完成。
参考 keras中文文档
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