AI - Win10 機器學習環境 (TensorFlow GPU, JupyterLab, VSCode)

原文:https://makeoptim.com/deep-learning/tensorflow-gpu-on-win10

介紹

  • Win10
  • GTX 1050ti
  • tensorflow 2.4.1

所需軟件

Nvidia GPU driver

前往 https://www.nvidia.com/download/index.aspx?lang=en-us 下載并安裝對應的顯卡驅動。

image

重啟并使用以下命令檢查 GPU 是否可見。

PS C:\Users\Administrator> nvidia-smi.exe
Wed Apr 28 22:28:23 2021
+-----------------------------------------------------------------------------+
| NVIDIA-SMI 466.11       Driver Version: 466.11       CUDA Version: 11.3     |
|-------------------------------+----------------------+----------------------+
| GPU  Name            TCC/WDDM | Bus-Id        Disp.A | Volatile Uncorr. ECC |
| Fan  Temp  Perf  Pwr:Usage/Cap|         Memory-Usage | GPU-Util  Compute M. |
|                               |                      |               MIG M. |
|===============================+======================+======================|
|   0  NVIDIA GeForce ... WDDM  | 00000000:01:00.0  On |                  N/A |
| 30%   34C    P0    N/A /  75W |    455MiB /  4096MiB |      1%      Default |
|                               |                      |                  N/A |
+-------------------------------+----------------------+----------------------+

+-----------------------------------------------------------------------------+
| Processes:                                                                  |
|  GPU   GI   CI        PID   Type   Process name                  GPU Memory |
|        ID   ID                                                   Usage      |
|=============================================================================|
|    0   N/A  N/A      1532    C+G   C:\Windows\System32\dwm.exe     N/A      |
|    0   N/A  N/A      2800    C+G   ...Central\Razer Central.exe    N/A      |
|    0   N/A  N/A      4576    C+G   C:\Windows\explorer.exe         N/A      |
|    0   N/A  N/A      5104    C+G   ...5n1h2txyewy\SearchApp.exe    N/A      |
|    0   N/A  N/A      6112    C+G   ...lPanel\SystemSettings.exe    N/A      |
|    0   N/A  N/A      7588    C+G   ...me\Application\chrome.exe    N/A      |
|    0   N/A  N/A      8568    C+G   ...arp.BrowserSubprocess.exe    N/A      |
|    0   N/A  N/A      9076    C+G   ...nputApp\TextInputHost.exe    N/A      |
|    0   N/A  N/A      9096    C+G   ... Host\Razer Synapse 3.exe    N/A      |
|    0   N/A  N/A     10152    C+G   ...y\ShellExperienceHost.exe    N/A      |
+-----------------------------------------------------------------------------+

CUDA ToolKit

前往 http://developer.nvidia.com/cuda-downloads 下載 CUDA Toolkit 11.3 并安裝。

image

cuDNN

前往 https://developer.nvidia.com/rdp/cudnn-archive 下載 cuDNN 并解壓。

image

將解壓后的 lib、bin、include,拷貝到 C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.1 對應的目錄下。

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image

復制 C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.1\bin 下的 cusolver64_11.dll,重命名為 cusolver64_10.dll 。

image

環境變量

SET PATH=C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.1\bin;%PATH%
SET PATH=C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.1\extras\CUPTI\lib64;%PATH%
SET PATH=C:\Program Files\NVIDIA GPU Computing Toolkit\CUDA\v11.1\include;%PATH%
SET PATH=C:\tools\cuda\bin;%PATH%

Miniconda

前往 https://docs.conda.io/en/latest/miniconda.html 下載并安裝 Miniconda

image
image

虛擬環境

打開 Anaconda Powershell Prompt。

image

創建一個名稱為 tensorflow 的虛擬環境。

$ conda create -n tensorflow python=3.8.5
$ conda activate tensorflow

注:如果使用 Power Sehll, 需要執行 conda init powershellset-executionpolicy remotesigned, 否則會出現無法 activate 成功地問題,詳見 https://stackoverflow.com/questions/62082873/conda-not-activate-in-power-shell

PS C:\Users\Administrator> conda init powershell

PS C:\Users\Administrator> set-executionpolicy remotesigned

安裝 TensorFlow

(tensorflow) PS C:\Users\Administrator> pip install tensorflow==2.4.1

驗證安裝

(tensorflow) PS C:\Users\Administrator> python -c "import tensorflow as tf;print('Num GPUs Available: ', len(tf.config.list_physical_devices('GPU')))"
2021-05-05 21:38:12.335369: I tensorflow/stream_executor/platform/default/dso_loader.cc:49] Successfully opened dynamic library cudart64_110.dll
2021-05-05 21:38:14.569229: I tensorflow/compiler/jit/xla_cpu_device.cc:41] Not creating XLA devices, tf_xla_enable_xla_devices not set
2021-05-05 21:38:14.571864: I tensorflow/stream_executor/platform/default/dso_loader.cc:49] Successfully opened dynamic library nvcuda.dll
2021-05-05 21:38:14.605855: I tensorflow/core/common_runtime/gpu/gpu_device.cc:1720] Found device 0 with properties:
pciBusID: 0000:01:00.0 name: NVIDIA GeForce GTX 1050 Ti computeCapability: 6.1
coreClock: 1.392GHz coreCount: 6 deviceMemorySize: 4.00GiB deviceMemoryBandwidth: 104.43GiB/s
2021-05-05 21:38:14.606025: I tensorflow/stream_executor/platform/default/dso_loader.cc:49] Successfully opened dynamic library cudart64_110.dll
2021-05-05 21:38:14.682846: I tensorflow/stream_executor/platform/default/dso_loader.cc:49] Successfully opened dynamic library cublas64_11.dll
2021-05-05 21:38:14.682987: I tensorflow/stream_executor/platform/default/dso_loader.cc:49] Successfully opened dynamic library cublasLt64_11.dll
2021-05-05 21:38:14.721429: I tensorflow/stream_executor/platform/default/dso_loader.cc:49] Successfully opened dynamic library cufft64_10.dll
2021-05-05 21:38:14.732614: I tensorflow/stream_executor/platform/default/dso_loader.cc:49] Successfully opened dynamic library curand64_10.dll
2021-05-05 21:38:14.818913: I tensorflow/stream_executor/platform/default/dso_loader.cc:49] Successfully opened dynamic library cusolver64_10.dll
2021-05-05 21:38:14.842604: I tensorflow/stream_executor/platform/default/dso_loader.cc:49] Successfully opened dynamic library cusparse64_11.dll
2021-05-05 21:38:14.848834: I tensorflow/stream_executor/platform/default/dso_loader.cc:49] Successfully opened dynamic library cudnn64_8.dll
2021-05-05 21:38:14.849000: I tensorflow/core/common_runtime/gpu/gpu_device.cc:1862] Adding visible gpu devices: 0
Num GPUs Available:  1

安裝 JupyterLab 和 matplotlib

(tensorflow) PS C:\Users\Administrator> pip install jupyterlab matplotlib

安裝 pywin32

(tensorflow) PS C:\Users\Administrator> cd 'C:\ProgramData\Miniconda3\Scripts\'
(tensorflow) PS C:\ProgramData\Miniconda3\Scripts> python pywin32_postinstall.py -install
Parsed arguments are: Namespace(destination='C:\\ProgramData\\Miniconda3\\envs\\tensorflow\\Lib\\site-packages', install=True, quiet=False, remove=False, silent=False, wait=None)
pywin32_postinstall.py:164: DeprecationWarning: the imp module is deprecated in favour of importlib; see the module's documentation for alternative uses
  import imp
Copied pythoncom38.dll to C:\WINDOWS\system32\pythoncom38.dll
Copied pywintypes38.dll to C:\WINDOWS\system32\pywintypes38.dll
Registered: Python.Interpreter
Registered: Python.Dictionary
Registered: Python
-> Software\Python\PythonCore\3.8\Help[None]=None
-> Software\Python\PythonCore\3.8\Help\Pythonwin Reference[None]='C:\\ProgramData\\Miniconda3\\envs\\tensorflow\\Lib\\site-packages\\PyWin32.chm'
Pythonwin has been registered in context menu
Creating directory C:\ProgramData\Miniconda3\envs\tensorflow\Lib\site-packages\win32com\gen_py
Can't install shortcuts - 'C:\\ProgramData\\Microsoft\\Windows\\Start Menu\\Programs\\Python 3.8' is not a folder
The pywin32 extensions were successfully installed.

在 JupyterLab 中運行 TensorFlow

jupyter lab

JupyterLab 將自動在瀏覽器打開。

https://www.tensorflow.org/tutorials/images/cnn 下載并導入 CNN notebook

image

執行 Restart Kernel and Run All Cells

image

當訓練開始, 檢查 GPU 進程,可以看到 ...nvs\tensorflow\python.exe 表示正在使用 GPU 訓練模型。

image
PS C:\Users\Administrator> nvidia-smi.exe
Wed May  5 21:47:50 2021
+-----------------------------------------------------------------------------+
| NVIDIA-SMI 466.11       Driver Version: 466.11       CUDA Version: 11.3     |
|-------------------------------+----------------------+----------------------+
| GPU  Name            TCC/WDDM | Bus-Id        Disp.A | Volatile Uncorr. ECC |
| Fan  Temp  Perf  Pwr:Usage/Cap|         Memory-Usage | GPU-Util  Compute M. |
|                               |                      |               MIG M. |
|===============================+======================+======================|
|   0  NVIDIA GeForce ... WDDM  | 00000000:01:00.0  On |                  N/A |
| 30%   39C    P0    N/A /  75W |   3695MiB /  4096MiB |     50%      Default |
|                               |                      |                  N/A |
+-------------------------------+----------------------+----------------------+

+-----------------------------------------------------------------------------+
| Processes:                                                                  |
|  GPU   GI   CI        PID   Type   Process name                  GPU Memory |
|        ID   ID                                                   Usage      |
|=============================================================================|
|    0   N/A  N/A      1008    C+G   C:\Windows\explorer.exe         N/A      |
|    0   N/A  N/A      3620    C+G   ...8bbwe\WindowsTerminal.exe    N/A      |
|    0   N/A  N/A      6936    C+G   ...nputApp\TextInputHost.exe    N/A      |
|    0   N/A  N/A      7024    C+G   ...5n1h2txyewy\SearchApp.exe    N/A      |
|    0   N/A  N/A      9648    C+G   ...me\Application\chrome.exe    N/A      |
|    0   N/A  N/A     12128    C+G   C:\Windows\System32\dwm.exe     N/A      |
|    0   N/A  N/A     12248    C+G   ...y\ShellExperienceHost.exe    N/A      |
|    0   N/A  N/A     14384      C   ...nvs\tensorflow\python.exe    N/A      |
+-----------------------------------------------------------------------------+

安裝 VSCode

前往官網下載并安裝 VSCode

打開 VSCode 并安裝 Python 支持。

image

選擇某個文件夾(這里以 ~/tensorflow-notebook/01-hello 為例),新建文件 hello.ipynb。

import tensorflow as tf
hello = tf.constant('Hello, TensorFlow!')
hello.numpy()

使用 VSCode 打開剛才創建的 ~/tensorflow-notebook/01-hello/hello.ipynb,并選擇 Python 為創建的虛擬環境。

image

VSCode 運行 TensorFlow

image

小結

至此,開發環境已經搭建完畢。大家可以根據自己的習慣,選擇使用命令行、JupyterLab 或者 VSCode 進行開發。

延伸閱讀

參考鏈接

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