Caffe学习系列(16)：caffe的整体流程

在某社区看到的回答，觉得不错就转过来了：http://caffecn.cn/?/question/123

Caffe从四个层次来理解：Blob，Layer,Net,Solver。

1、Blob

Caffe的基本数据结构，用四维矩阵Batch*Channel*Height*Width表示，存储了包括神经元的

激活值、参数、以及相应的梯度（dW,db）。其中包含有cpu_data、gpu_data、cpu_diff、gpu_diff、

mutable_cpu_data、mutable_gpu_data、mutable_cpu_diff、mutable_gpu_diff这一堆很像的东西，

分别表示存储在CPU和GPU上的数据（印象中二者的值好像是会自动同步成一致的）。其中带data的里面存

储的是激活值和W、b，diff中存储的是残差和dW、db。另外带mutable和不带mutable的一对指针所指

的位置是相同的，只是不带mutable的只读，而带mutable的可写。

2、Layer

代表神经网络的层，由各种各样的层来构成整个网络。一般一个图像或样本会从数据层中读进来，

然后一层一层的往后传。除了数据层比较特殊之外，其余大部分层都包含4个函数：LayerSetUp、Reshape、

Forward、Backward。其中LayerSetup用于初始化层，开辟空间，填充初始值什么的。Reshape是对输入

值进行维度变换，比如pooling接全连接层的时候要先拉成一个向量再计算。Forward是前向传播，Backward是

后向传播。

那么数据是如何在层之间传递的呢？每一层都会有一个（或多个）Bottom和top，分别存储输入和输出，

比如bottom[0]->cpu_data()存输入的神经元激活值，换成top存输出的，换成cpu_diff()存的是激活值的残差，

换成gpu是存在GPU上的数据，再带上mutable就可写了，这些是神经元激活值相关的，如果这个层前后有多个输入输出层，

就会有bottom[1]，比如accuracy_layer就有两个输入，fc8和label。而每层的参数会存在this->blobs_里，一般this->blobs_[0]

存W，this->blobs_[1]存b，this->blobs_[0]->cpu_data()存的是W的值，this->blobs_[0]->cpu_diff()存的梯度dW，b和db也

类似，然后换成gpu是存在GPU上的数据，再带上mutable就可写了。

3、Net

Net就是把各种层按train_val.prototxt的定义堆叠在一起，首先进行每个层的初始化，然后不断进行Update，每更新一次就

进行一次整体的前向传播和反向传播，然后把每层计算得到的梯度计算进去，完成一次更新，这里注意每层在Backward中只是计

算dW和db，而W和b的更新是在Net的Update里最后一起更新的。而且在caffe里训练模型的时候一般会有两个Net，一个train一

个test。刚开始训练网络时前面的一大堆输出，网络的结构什么的也都是这里输出的。

4、Solver

Solver是按solver.prototxt的参数定义对Net进行训练，首先会初始化一个TrainNet和一个TestNet，然后其中的Step函数会

对网络不断进行迭代，主要就是两个步骤反复迭代：①不断利用ComputeUpdateValue计算迭代相关参数，比如计算learning rate，

把weight decay②调用Net的Update函数对整个网络进行更新。迭代中的一大堆输出也是在这里输出的，比如当前的loss

和learning rate。