基於docker的caffe環境搭建與使用示例

0. 引言

Docker 是一個開源的應用容器引擎，讓開發者可以打包他們的應用以及依賴包到一個可移植的容器中，然後發佈到任何流行的 Linux 機器上。因此，Docker給應用提供了一個從開發到上線均一致的代碼環境，讓代碼的流水線變得簡單不少。

以下是基於docker的caffe環境搭建過程，並給出使用示例。

1. 安裝Docker

Docker的安裝可以參考官方文檔：
https://docs.docker.com/engine/installation/linux/ubuntulinux/
本文安裝的時候選擇了Ubuntu 14.04的版本。

2. 基於Docker安裝Caffe

在caffe官網上已經提供了創建caffe鏡像所需的Dockerfile，並且在docker hub上也能找到：https://hub.docker.com/r/elezar/caffe/。
1) 通過以下命令即可在本地創建caffe鏡像：

$ docker pull elezar/caffe:cpu

注意，如果要創建GPU版本，則將上述命令中的cpu改成gpu。

2) 下載完成後，測試是否安裝正確。
輸入：

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

會看到如下輸出，說明安裝成功：

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

也可以輸入：

$ docker images

可以看到本地多了一個caffe鏡像。

3. Docker下caffe的使用

3.1 在交互模式下運行caffe容器：

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

• docker run 運行一個容器
• -t 分配一個（僞）tty (link is external)
• -i 交互模式 (so we can interact with it)
• elezar/caffe:cpu 使用 elezar/caffe:cpu 鏡像創建容器
• /bin/bash 運行命令 bash shell

這時我們就可以發現我們已經進入了剛剛創建的容器中，hostname已經變成root@c5f24e953610,其中@後面的這一串數字是當前容器的ID。搭建好的caffe文件夾在/opt/caffe/目錄下：

然後就可以正常使用了。

3.2 以mnist爲例，獲取mnist數據：

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

可以看到當前目錄下生成了新的mnist數據：

是不是和直接在linux系統上使用caffe完全一樣呢？是的，通過交互模式的設定，在docker的容器中使用caffe就和直接在linux系統上一樣一樣滴~~當然，還是有不一樣的地方，請看下回分解 ↓↓↓

3.3 容器中數據如何保存

按ctrl+D 或 exit 退出當前容器。
退出後，如果你想重新使用之前的容器，可以通過以下命令重啓，回到之前的狀態：

$ docker start container_ID
$ docker attach container_ID

另外要注意，如果你新運行caffe鏡像的一個容器，你會發現在之前那個容器中生成的數據都沒有啦！

要理解這一點，首先我們需要知道Docker的文件系統是如何工作的。Docker鏡像是由多個文件系統（只讀層）疊加而成。當我們啓動一個容器的時候，Docker會加載只讀鏡像層並在其上添加一個讀寫層。如果運行中的容器修改了現有的一個已經存在的文件，那該文件將會從讀寫層下面的只讀層複製到讀寫層，該文件的只讀版本仍然存在，只是已經被讀寫層中該文件的副本所隱藏。當刪除Docker容器，並通過該鏡像重新啓動時，之前的更改將會丟失。（在Docker中，只讀層及在頂部的讀寫層的組合被稱爲Union File System，聯合文件系統）。

那麼如何保存這種修改呢？有兩種方式，一種是通過docker commit來擴展一個新的image，另一種是通過docker volume，繞過默認的聯合文件系統，將更改的文件以正常的文件或者目錄的形式保存於宿主機上。

3.3.1 docker commit

$ docker commit c5f24e953610 mycaffe

其中c5f24e953610是我們之前所使用容器的ID，可以通過docker ps -a查看；mycaffe是新生成的鏡像的名稱。
這時候我們再使用docker images命令查看現有鏡像，發現除了原始的elezar/caffe外，還多了一個名爲mycaffe的鏡像，即爲我們剛創建的鏡像：

如果我們現在爲mycaffe創建一個容器，並查看data/mnist/目錄，就會發現之前生成的mnist數據存在了，說明容器中的數據被我們保存下來了：

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

3.3.2 docker Volume

要實現主機和容器之間的數據交互，需要通過docker Volume來完成。
首先在主機中創建一個用於存儲數據的文件夾，並在其中新增一個文件作爲測試：

$ mkdir dockerData
$ cd dockerData
$ touch test-file

然後將該文件夾掛載到新的容器中，在運行時使用-v來聲明Volume：

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

以上命令會將主機中的/home/elaine/dockerData目錄掛載到容器中的/dockerData目錄下，這樣我們就可以在容器中看到這個目錄了，並且可以看到我們事先存放的test-file：

我們可以在主機上直接操作該目錄，比如在主機上再增加一個文件，我們也可以馬上在容器中看到變化：

我們也可以在容器中給這個目錄添加數據，如caffe訓練後的model等，任何在/dockerData路徑的文件都可以在主機中訪問到。

3.4 附：Docker刪除指令

//刪除指定容器
$ docker rm container_ID/name
//刪除所有已經停止的容器
$ docker rm $(docker ps -a -q)
//刪除指定鏡像
$ docker rmi image_name

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reference:

[1] Docker Docs
[2] 非常詳細的 Docker 學習筆記
[3] 深入理解Docker Volume（一）
[4] 深入理解Docker Volume（二）