Kompletny przewodnik po instalacji CUDA na Ubuntu [przyjazny dla początkujących]

1. Wstęp

CUDA (Compute Unified Device Architecture) to platforma do obliczeń równoległych i API dostarczana przez NVIDIA, umożliwiająca szybkie obliczenia za pomocą GPU.
Jest szeroko stosowana w różnych dziedzinach, w tym w uczeniu maszynowym, głębokim uczeniu i obliczeniach naukowych.
Ten przewodnik zawiera szczegółowe wyjaśnienie, jak zainstalować CUDA na systemie Ubuntu.

2. Wymagania wstępne

2.1 Sprawdzanie zgodności GPU

Pierwszym krokiem jest sprawdzenie, czy karta graficzna NVIDIA obsługuje CUDA.
Uruchom następujące polecenie w terminalu:

lspci | grep -i nvidia

Jeśli system rozpozna urządzenie NVIDIA w wyjściu, karta graficzna jest wykryta.
Aby uzyskać pełną listę obsługiwanych GPU, odnieś się do oficjalnej strony NVIDIA.

2.2 Sprawdzanie wersji Ubuntu

CUDA jest obsługiwana na określonych wersjach Ubuntu.
Sprawdź bieżącą wersję Ubuntu, uruchamiając następujące polecenie:

lsb_release -a

Ogólnie zaleca się wersje LTS (Long Term Support) Ubuntu.
Aby uzyskać najnowsze szczegóły dotyczące zgodności, odnieś się do oficjalnej dokumentacji NVIDIA.

2.3 Sprawdzanie instalacji GCC

Kompilator GCC jest wymagany do instalacji CUDA.
Sprawdź, czy jest zainstalowany, za pomocą następującego polecenia:

gcc --version

Jeśli GCC nie jest zainstalowany, zainstaluj go, uruchamiając:

sudo apt install build-essential

3. Instalowanie sterowników NVIDIA

3.1 Usuwanie istniejących sterowników

Jeśli zainstalowane są stare sterowniki NVIDIA, usuń je, aby uniknąć konfliktów.
Uruchom następujące polecenia:

sudo apt-get --purge remove '*nvidia*'
sudo apt-get autoremove

3.2 Wybór i instalacja odpowiedniego sterownika

Sprawdź oficjalną stronę NVIDIA, aby znaleźć odpowiedni sterownik dla karty graficznej, a następnie postępuj zgodnie z tymi krokami instalacji:

1. Dodanie repozytorium: Uruchom następujące polecenia w terminalu, aby dodać repozytorium sterowników NVIDIA.

   sudo add-apt-repository ppa:graphics-drivers/ppa
   sudo apt-get update

2. Sprawdzanie zalecanych sterowników: Użyj tego polecenia, aby zobaczyć zalecany sterownik.

   ubuntu-drivers devices

Poszukaj sterownika oznaczonego jako „zalecany” w wyjściu.

3. Instalacja sterownika: Zainstaluj zalecany sterownik, określając jego wersję.

   sudo apt install nvidia-driver-<recommended version>

4. Restart systemu: Po instalacji zrestartuj system.

   sudo reboot

4. Instalowanie zestawu narzędzi CUDA

4.1 Wybór wersji CUDA

Odwiedź oficjalną stronę pobierania CUDA, aby znaleźć zgodną wersję CUDA dla karty graficznej i wersji Ubuntu.
Jeśli używasz najnowszej wersji, upewnij się, że jest zgodna z oprogramowaniem i bibliotekami.

4.2 Dodawanie repozytorium i instalacja CUDA

Postępuj zgodnie z tymi krokami, aby zainstalować zestaw narzędzi CUDA.

1. Dodanie repozytorium: Dodaj repozytorium NVIDIA (przykład dla Ubuntu 20.04).

   wget https://developer.download.nvidia.com/compute/cuda/repos/ubuntu2004/x86_64/cuda-ubuntu2004.pin
   sudo mv cuda-ubuntu2004.pin /etc/apt/preferences.d/cuda-repository-pin-600

2. Dodanie klucza repozytorium: Pobierz i zainstaluj klucz repozytorium.

   sudo apt-key adv --fetch-keys https://developer.download.nvidia.com/compute/cuda/repos/ubuntu2004/x86_64/7fa2af80.pub

3. Instalacja pakietów CUDA: Zainstaluj zestaw narzędzi CUDA.

   sudo apt update
   sudo apt install cuda

4. Weryfikacja instalacji: Sprawdź, czy CUDA jest poprawnie zainstalowana.

   nvcc --version

5. Instalowanie cuDNN

5.1 Pobieranie cuDNN

cuDNN (biblioteka CUDA Deep Neural Network) to biblioteka przyspieszana przez GPU NVIDIA do głębokiego uczenia.
Aby zainstalować cuDNN, postępuj zgodnie z tymi krokami:

1. Przejdź na stronę pobierania NVIDIA cuDNN i zaloguj się.
2. Wybierz odpowiednią wersję cuDNN zgodną z wersją CUDA.
3. Pobierz pakiet cuDNN dla Ubuntu.

5.2 Instalowanie cuDNN

Po pobraniu zainstaluj cuDNN za pomocą następujących poleceń:

tar -xvf cudnn-*.tar.xz
sudo cp cuda/include/cudnn*.h /usr/local/cuda/include
sudo cp cuda/lib64/libcudnn* /usr/local/cuda/lib64
sudo chmod a+r /usr/local/cuda/include/cudnn*.h /usr/local/cuda/lib64/libcudnn*

Po instalacji zweryfikuj, że cuDNN jest poprawnie zainstalowany, sprawdzając jego wersję:

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

6. Ustawianie zmiennych środowiskowych

Po zainstalowaniu CUDA i cuDNN zaktualizuj zmienne środowiskowe, aby system prawidłowo je rozpoznawał.

6.1 Aktualizacja .bashrc

Edytuj plik .bashrc, aby dodać ścieżki CUDA:

echo 'export PATH=/usr/local/cuda/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
echo 'export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/cuda/lib64:$LD_LIBRARY_PATH' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

6.2 Weryfikacja instalacji CUDA

Aby potwierdzić, że CUDA jest zainstalowane i skonfigurowane prawidłowo, uruchom następujące polecenie:

nvcc --version

Powinno to wyświetlić wersję CUDA zainstalowaną w twoim systemie.

7. Uruchamianie programu testowego

Aby sprawdzić, czy CUDA działa poprawnie, skompiluj i uruchom prosty program testowy.

#include <stdio.h>
int main() {
    printf("CUDA setup is complete!n");
    return 0;
}

Skompiluj i uruchom go używając:

gcc test.c -o test
./test

8. Rozwiązywanie problemów

8.1 Typowe problemy i ich rozwiązania

• CUDA nie rozpoznawane: Upewnij się, że zmienne środowiskowe są poprawnie ustawione, uruchamiając echo $PATH i echo $LD_LIBRARY_PATH .
• Problemy ze sterownikami: Jeśli sterowniki NVIDIA nie działają, spróbuj je ponownie zainstalować, korzystając z kroków w sekcji 3.
• Niezgodność wersji cuDNN: Sprawdź, czy wersja cuDNN jest kompatybilna z zainstalowaną wersją CUDA.

9. Zakończenie

Postępując zgodnie z tym przewodnikiem, powinieneś teraz mieć w pełni funkcjonalne środowisko CUDA skonfigurowane na Ubuntu.
Mając zainstalowane CUDA i cuDNN, możesz rozpocząć wykorzystywanie przyspieszenia do uczenia głębokiego, obliczeń naukowych i innych zastosowań wymagających wysokiej wydajności.

Jeśli napotkasz jakiekolwiek problemy, odwołaj się do oficjalnej dokumentacji NVIDIA lub forów społecznościowych w celu uzyskania dodatkowej pomocy.