基于docker的caffe环境搭建与使用示例

0. 引言

Docker 是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上。因此，Docker给应用提供了一个从开发到上线均一致的代码环境，让代码的流水线变得简单不少。

以下是基于docker的caffe环境搭建过程，并给出使用示例。

1. 安装Docker

Docker的安装可以参考官方文档：

https://docs.docker.com/engine/installation/linux/ubuntulinux/

本文安装的时候选择了Ubuntu 14.04的版本。

2. 基于Docker安装Caffe

在caffe官网上已经提供了创建caffe镜像所需的Dockerfile，并且在docker hub上也能找到：https://hub.docker.com/r/elezar/caffe/。

1) 通过以下命令即可在本地创建caffe镜像：

$ docker pull elezar/caffe:cpu

注意，如果要创建GPU版本，则将上述命令中的cpu改成gpu。

2) 下载完成后，测试是否安装正确。

输入：

$ docker run -ti elezar/caffe:cpu caffe --version

会看到如下输出，说明安装成功：

libdc1394 error: Failed to initialize libdc1394
caffe version 1.0.0-rc3

也可以输入：

$ docker images

可以看到本地多了一个caffe镜像。

3. Docker下caffe的使用

3.1 在交互模式下运行caffe容器：

$ sudo docker run -t -i elezar/caffe:cpu /bin/bash

docker run 运行一个容器

-t 分配一个（伪）tty (link is external)

-i 交互模式 (so we can interact with it)

elezar/caffe:cpu 使用 elezar/caffe:cpu 镜像创建容器

/bin/bash 运行命令 bash shell

这时我们就可以发现我们已经进入了刚刚创建的容器中，hostname已经变成root@c5f24e953610,其中@后面的这一串数字是当前容器的ID。搭建好的caffe文件夹在/opt/caffe/目录下：



然后就可以正常使用了。

3.2 以mnist为例，获取mnist数据：

$ cd /opt/caffe/data/mnist/
$ ./get_mnist.sh

可以看到当前目录下生成了新的mnist数据：



是不是和直接在linux系统上使用caffe完全一样呢？是的，通过交互模式的设定，在docker的容器中使用caffe就和直接在linux系统上一样一样滴~~当然，还是有不一样的地方，请看下回分解 ↓↓↓

3.3 容器中数据如何保存

按ctrl+D 或 exit 退出当前容器。

退出后，如果你想重新使用之前的容器，可以通过以下命令重启，回到之前的状态：

$ docker start container_ID
$ docker attach container_ID

另外要注意，如果你新运行caffe镜像的一个容器，你会发现在之前那个容器中生成的数据都没有啦！

要理解这一点，首先我们需要知道Docker的文件系统是如何工作的。Docker镜像是由多个文件系统（只读层）叠加而成。当我们启动一个容器的时候，Docker会加载只读镜像层并在其上添加一个读写层。如果运行中的容器修改了现有的一个已经存在的文件，那该文件将会从读写层下面的只读层复制到读写层，该文件的只读版本仍然存在，只是已经被读写层中该文件的副本所隐藏。当删除Docker容器，并通过该镜像重新启动时，之前的更改将会丢失。（在Docker中，只读层及在顶部的读写层的组合被称为Union File System，联合文件系统）。

那么如何保存这种修改呢？有两种方式，一种是通过docker commit来扩展一个新的image，另一种是通过docker volume，绕过默认的联合文件系统，将更改的文件以正常的文件或者目录的形式保存于宿主机上。

3.3.1 docker commit

$ docker commit c5f24e953610 mycaffe

其中c5f24e953610是我们之前所使用容器的ID，可以通过docker ps -a查看；mycaffe是新生成的镜像的名称。

这时候我们再使用docker images命令查看现有镜像，发现除了原始的elezar/caffe外，还多了一个名为mycaffe的镜像，即为我们刚创建的镜像：



如果我们现在为mycaffe创建一个容器，并查看data/mnist/目录，就会发现之前生成的mnist数据存在了，说明容器中的数据被我们保存下来了：

$ docker run -ti mycaffe /bin/bash
$ cd /opt/caffe/data/mnist/
$ ls

3.3.2 docker Volume

要实现主机和容器之间的数据交互，需要通过docker Volume来完成。

首先在主机中创建一个用于存储数据的文件夹，并在其中新增一个文件作为测试：

$ mkdir dockerData
$ cd dockerData
$ touch test-file

然后将该文件夹挂载到新的容器中，在运行时使用-v来声明Volume：

$ docker run -ti -v /home/elaine/dockerData:/dockerData elezar/caffe:cpu

以上命令会将主机中的/home/elaine/dockerData目录挂载到容器中的/dockerData目录下，这样我们就可以在容器中看到这个目录了，并且可以看到我们事先存放的test-file：



我们可以在主机上直接操作该目录，比如在主机上再增加一个文件，我们也可以马上在容器中看到变化：



我们也可以在容器中给这个目录添加数据，如caffe训练后的model等，任何在/dockerData路径的文件都可以在主机中访问到。

3.4 附：Docker删除指令

//删除指定容器
$ docker rm container_ID/name
//删除所有已经停止的容器
$ docker rm $(docker ps -a -q)
//删除指定镜像
$ docker rmi image_name

reference:

[1] Docker Docs

[2] 非常详细的 Docker 学习笔记

[3] 深入理解Docker Volume（一）

[4] 深入理解Docker Volume（二）