caffe代码导读

（1）Caffe源码阅读路线图应该是从CAFFE_ROOT/src/caffe/proto/caffe.proto开始，了解各类数据结构，主要是内存对象和序列化磁盘文件的一一对应关系，知道如何从磁盘Load一个对象到内存，以及如何将内存对象Save到磁盘，中间的过程实现都是由Protobuf自动完成的。

（2）第二步就是看头文件，不用急于去看cpp文件，先理解整个框架。Caffe中类数目众多，但脉络十分清晰。在Testing时，最外层的类是Caffe::Net，包含了多个Caffe::Layer对象，而Layer对象派生出神经网络多种不同层的类（DataLayer, ConvolutionLayer, InnerProductionLayer, AccurancyLayer等），每层会有相应的输入输出（Blob对象）以及层的参数（可选，Blob对象）；Blob中包括了SyncedMemory对象，统一了CPU和GPU存储器。自顶向下去看这些类，结合理论知识很容易掌握使用方法。

（3）第三步就是有针对性地去看cpp和cu文件了。一般而言，Caffe框架不需要修改，只需要增加新的层实现即可。例如你想自己实现卷积层，只需从ConvolutionLayer派生一个新类MyConvolutionLayer，然后将几个虚函数改成自己的实现即可。所以这一阶段关注点在算法上，而不是源码本身。

（4）第四步就很自由了，可以编写各类工具，集成到Caffe内部。在CAFFE_ROOT/tools/下面有很多实用工具，可以根据需要修改。例如从训练好的模型中抽取参数进行可视化可以用Python结合matplot实现。

（5）接下来，如果想更深层次学习，最好是自己重新写一遍Caffe（时间充裕的情况）。跳出现有的框架，重新构建自己的框架，通过对比就能学到更多内容。

[原]Caffe代码导读（1）：Protobuf例子

2014-11-12阅读640 评论2

Protobuf是一种可以实现内存与外存交换的协议接口。这是由谷歌开发的开源工具，目前研究Caffe源码时用到。

一个软件项目 = 数据结构 + 算法 + 参数，对于数据结构和算法我们都已经有较多研究，但不同开发者对参数管理却各有千秋。有人喜欢TXT格式化的参数文件，有人喜欢BIN简单高效，也有人喜欢图形化界面的直观。不一致的参数管理带来很多问题，例如一个项目组内不同成员必须约定一套统一的参数方案，或者称为通信协议，这样便于模块集成。而Protobuf工具就完美解决了这个问题，关键部分代码自动生成，节省了大量的开发、调试时间。

首先下载protobuf，地址（打不开？……不解释）

这里用Linux版本2.5.0

解压：

tar zxvf protobuf-2.5.0.tar.gz

切到主目录：

cd protobuf-2.5.0

编译：

./configure

make

sudo make install

添加环境变量：

export PKG_CONFIG_PATH=$(pwd)

编译examples:

cd examples/

make cpp

这里我们只编译C++代码。

编译完成，生成了以下可执行文件：

add_person_cpp

list_people_cpp

这是个通讯录的例子。我们首先运行add_person_cpp：

./add_person_cpp zykzyk: File not found.  Creating a new file.Enter person ID number: 123Enter name: zhaoyongkeEnter email address (blank for none): [e-mail] a phone number (or leave blank to finish): 188188188Is this a mobile, home, or work phone?（回车）Unknown phone type.  Using default.Enter a phone number (or leave blank to finish):（回车）

然后运行list_people_cpp：

./list_people_cpp zykPerson ID: 123  Name: zhaoyongke  E-mail address: [e-mail]  Home phone #: [phone]

可见我们生成了新的通讯录zyk，里面保存了相应的信息。

例子运行结束了，我们看下代码是如何生成的。

protobuf使用前，先编写proto文件，这是描述我们需要配置参数的数据结构。这个例子里面的proto如下：

// See README.txt for information and build instructions.package tutorial;option java_package = "com.example.tutorial";option java_outer_classname = "AddressBookProtos";message Person {  required string name = 1;  required int32 id = 2;        // Unique ID number for this person.  optional string email = 3;  enum PhoneType {    MOBILE = 0;    HOME = 1;    WORK = 2;  }  message PhoneNumber {    required string number = 1;    optional PhoneType type = 2 [default = HOME];  }  repeated PhoneNumber phone = 4;}// Our address book file is just one of these.message AddressBook {  repeated Person person = 1;}

前几行是定义包的，可以忽略。

message Person{...}定义了一个需要传输的参数结构体，可见包括这么几个单元：name（string类型）、id（int32类型）、email（string类型）、phone（PhoneNumber类型，嵌套在Person内的类）。前面标记为“required”是必须有值的，而“optional“则为可选项，”repeated“表示后面单元为相同类型的一组向量。

有了如上定义，我们可以用protobuf工具生成接口代码，命令如下：

protoc --cpp_out=.  addressbook.proto

运行后生成了两个文件：addressbook.pb.cc 和addressbook.pb.h，代码比较长就不贴了。我们的应用程序可以通过自动生成的接口实现参数的序列化/反序列化，代码如下：

//add_person.c#include <iostream>#include <fstream>#include <string>#include "addressbook.pb.h"using namespace std;// This function fills in a Person message based on user input.void PromptForAddress(tutorial::Person* person) {  cout << "Enter person ID number: ";  int id;  cin >> id;  person->set_id(id);  cin.ignore(256, '\n');  cout << "Enter name: ";  getline(cin, *person->mutable_name());  cout << "Enter email address (blank for none): ";  string email;  getline(cin, email);  if (!email.empty()) {    person->set_email(email);  }  while (true) {    cout << "Enter a phone number (or leave blank to finish): ";    string number;    getline(cin, number);    if (number.empty()) {      break;    }    tutorial::Person::PhoneNumber* phone_number = person->add_phone();    phone_number->set_number(number);    cout << "Is this a mobile, home, or work phone? ";    string type;    getline(cin, type);    if (type == "mobile") {      phone_number->set_type(tutorial::Person::MOBILE);    } else if (type == "home") {      phone_number->set_type(tutorial::Person::HOME);    } else if (type == "work") {      phone_number->set_type(tutorial::Person::WORK);    } else {      cout << "Unknown phone type.  Using default." << endl;    }  }}// Main function:  Reads the entire address book from a file,//   adds one person based on user input, then writes it back out to the same//   file.int main(int argc, char* argv[]) {  // Verify that the version of the library that we linked against is  // compatible with the version of the headers we compiled against.  GOOGLE_PROTOBUF_VERIFY_VERSION;  if (argc != 2) {    cerr << "Usage:  " << argv[0] << " ADDRESS_BOOK_FILE" << endl;    return -1;  }  tutorial::AddressBook address_book;  {    // Read the existing address book.    fstream input(argv[1], ios::in | ios::binary);    if (!input) {      cout << argv[1] << ": File not found.  Creating a new file." << endl;    } else if (!address_book.ParseFromIstream(&input)) {      cerr << "Failed to parse address book." << endl;      return -1;    }  }  // Add an address.  PromptForAddress(address_book.add_person());  {    // Write the new address book back to disk.    fstream output(argv[1], ios::out | ios::trunc | ios::binary);    if (!address_book.SerializeToOstream(&output)) {      cerr << "Failed to write address book." << endl;      return -1;    }  }  // Optional:  Delete all global objects allocated by libprotobuf.  google::protobuf::ShutdownProtobufLibrary();  return 0;}

可见只需要调用addressbook.pb.h中声明的tutorial::AddressBook类、Person类中的接口（add_person(), add_phone(), set_number(), set_email()等）就能操作相应的参数，最后将内存中的参数序列化为文件只需要执行SerializeToOstream()。相应的读取参数文件的操作为ParseFromIstream()。这里贴出例子中的第二个程序如下：

// list_people.c#include <iostream>#include <fstream>#include <string>#include "addressbook.pb.h"using namespace std;// Iterates though all people in the AddressBook and prints info about them.void ListPeople(const tutorial::AddressBook& address_book) {  for (int i = 0; i < address_book.person_size(); i++) {    const tutorial::Person& person = address_book.person(i);    cout << "Person ID: " << person.id() << endl;    cout << "  Name: " << person.name() << endl;    if (person.has_email()) {      cout << "  E-mail address: " << person.email() << endl;    }    for (int j = 0; j < person.phone_size(); j++) {      const tutorial::Person::PhoneNumber& phone_number = person.phone(j);      switch (phone_number.type()) {        case tutorial::Person::MOBILE:          cout << "  Mobile phone #: ";          break;        case tutorial::Person::HOME:          cout << "  Home phone #: ";          break;        case tutorial::Person::WORK:          cout << "  Work phone #: ";          break;      }      cout << phone_number.number() << endl;    }  }}// Main function:  Reads the entire address book from a file and prints all//   the information inside.int main(int argc, char* argv[]) {  // Verify that the version of the library that we linked against is  // compatible with the version of the headers we compiled against.  GOOGLE_PROTOBUF_VERIFY_VERSION;  if (argc != 2) {    cerr << "Usage:  " << argv[0] << " ADDRESS_BOOK_FILE" << endl;    return -1;  }  tutorial::AddressBook address_book;  {    // Read the existing address book.    fstream input(argv[1], ios::in | ios::binary);    if (!address_book.ParseFromIstream(&input)) {      cerr << "Failed to parse address book." << endl;      return -1;    }  }  ListPeople(address_book);  // Optional:  Delete all global objects allocated by libprotobuf.  google::protobuf::ShutdownProtobufLibrary();  return 0;}

相信做完这个实验，你将不再对Caffe代码中的参数初始化、参数保存操作感到陌生，一切都很自然。

 除了上述简单功能，Protobuf还可以用来传递不同语言(C/C++与Java、Python)之间的参数，省去了自己手动维护数据结构的繁琐工作。也可以支持客户端/服务器模式，在主机/从机之间传递参数。

在安装时查看是否安装成功：protoc --version
如果出现：libprotoc 2.4.1 则说明安装成功！
如果出现错误：protoc: error while loading shared libraries: libprotobuf.so.0: cannot open

shared object file: No such file or directory

The issue is that Ubuntu 8.04 doesn't include /usr/local/lib in

library paths.

 

To fix it for your current terminal session, just type in

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/lib

闪电般的内存映射型数据库管理（LMDB）简介LMDB是基于二叉树的数据库管理库，建模基于伯克利数据库的应用程序接口

闪电般的内存映射型数据库管理（LMDB）

简介

LMDB是基于二叉树的数据库管理库，建模基于伯克利数据库的应用程序接口，但做了大幅精简。整个数据库都是内存映射型的，所有数据获取返回数据都是直接从映射的内存中返回，所以获取数据时没有malloc或memcpy发生。因此该数据库仍是非常简单的，因为它不需要自己的页面缓存层，并且非常高效、省内存。它在语义上完全符合ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）。当内存映射为只读时，数据库完整性不会被应用程序的迷失指针写破坏。

 

该库也是线程可见的，支持来自多进程/线程的并发读/写访问。数据页使用写时复制策略，故没有活动数据页被覆盖写入。这也提供了保护机制，经历系统崩溃后不需要特殊恢复过程。写入过程为完全串行的；一次只有一个写会话是活动的，这保证了写入者不可能死锁。数据库结构是多个版本，所以读出者运行时不加锁。写入这不会阻塞读出者，读出者也不会阻塞写入者。

 

不像其他熟知的数据库机制（使用写前会话日志或数据仅追加写），LMDB操作时不需要保持会话。前面两种都需要周期性地检查或者压缩他们的日志或数据库文件，否则会无限增长。LMDB记录数据库内的空页面，在新的写入操作时重用他们，所以正常使用时数据库尺寸不会无限增加。

 

内存映射可以用作只读映射或读写映射。默认为只读映射，这提供了对破坏完全的免疫力。使用读写模式提供了更高的写性能，但增加了被恶意写入破坏数据库的可能性。当然如果你的应用代码是已知无bug的，那么这不是个严重的问题。