从源代码构建TensorFlow流程记录
京东科技隐私计算产品部 曹雨晨
为什么从源代码构建
通常情况下，直接安装构建好的.whl即可。不过，当需要一些特殊配置（或者闲来无事想体会 TensorFlow 构建过程到底有多麻烦）的时候，则需要选择从源代码构建TensorFlow。万幸文档混乱的 TensorFlow 还是好心地为我们提供了一整页的文档供参考 https://www.tensorflow.org/install/source?hl=zh-cn ，个人认为其中最需要关注的部分莫过于经过测试供参考的源配置（列于文末）。TF使用 Google 的开源构建工具 bazel 构建，并且源码的版本与 bazel 的版本高度相关，所以尽量匹配版本进行构建。
流程记录 TF v1.14.0 CPU on Ubuntu 18.04
安装对应版本的 bazel
根据计划构建的版本，查阅文末的对应配置，参考官方文档： https://bazel.build/install/ubuntu 安装相应版本的 bazel，如本次计划构建的版本是 v1.14.0，对应的 bazel 版本是 0.24.1(此次使用0.26.1也是可以的)。
为方便，这里直接贴出对应 0.26.1 release 的页面： https://github.com/bazelbuild/bazel/releases?expanded=true&page=2&q=0.26.1 ，点击assets找到对应的文件下载即可。
wget https://github.com/bazelbuild/bazel/releases/download/0.26.1/bazel-0.26.1-installer-linux-x86_64.sh
chmod +x bazel-version-installer-linux-x86_64.sh
./bazel-version-installer-linux-x86_64.sh --user
克隆 TensorFlow 仓库
从 Github 上 clone 源码仓库
git clone https://github.com/tensorflow/tensorflow
cd 到仓库目录并 git checkout到相应 tag，比如这次是构建 v1.14.0 版本：
git checkout v1.14.0
* 一些小调整，通常可以略过
Build with C++17
因为之后需要写的 Custom OP 依赖的另一个库是 C++17，而除了刚刚才发布的 v2.10 版，以前的 TF默认是使用 C++11，实际构建的时候，代码有一些 minor fix。此处参考 https://github.com/tensorflow/tensorflow/pull/30836/files 修改 .bazelrc 里 build:c++17 的配置，在 tensorflow/core/lib/gif/gif_io.cc 中添加 #include<cstring>, 并在 tensorflow/stream_executor/stream_executor_pimpl.h 中添加 #include "absl/memory/memory.h"（否则 compile 时会报错找不到 absl::make_unique）（这里 make_unique 是 C++17 标准库里的用法，Google的abseil的make_unique方法则方便C++11的代码也可以使用它；最新的v2.10版由于默认使用C++17，已经改为std::make_unique）
.bazelrc 文件里记录了构建时各种配置选项 （[--config=option]）的映射规则，如有需要可以进行修改。由于 GCC 不支持--stdlib命令，此次修改如下：
# Build TF with C++ 17 features.
- build:c++17 --cxxopt=-std=c++1z
- build:c++17 --cxxopt=-stdlib=libc++
+ build:c++17 --cxxopt=-std=c++17
网络不通
Bazel 在构建过程中，需要现拉取远程仓库的许多依赖。由于 TF 的构建过程消耗内存很严重，选择在服务器上进行构建，而服务器远程拉取 github 上仓库经常失败。所以需要手动在网络良好的机器上下载相应的库的 release （对应的版本在 WORKSPACE 文件中可以找到一行注释），存放在服务器本地，并在 WORKSPACE 文件中对应的 http_archive 部分添加一行本地地址。若需要换版本，也可以在相应github库的releases下面找到对应的 URL 及 sha256（实在是找不到对应的也可以手动下载压缩包后通过 shasum256 命令获取）
例如：
http_archive(
name = "build_bazel_rules_apple",
sha256 = "a045a436b642c70fb0c10ca84ff0fd2dcbd59cc89100d597a61e8374afafb366",
urls = ["https://github.com/bazelbuild/rules_apple/releases/download/0.18.0/rules_apple.0.18.0.tar.gz",
"file:///opt/tensorflow_build_deps/rules_apple.0.18.0.tar.gz"],
) # https://github.com/bazelbuild/rules_apple/releases
配置 build
运行源码根目录下的 ./configure 进行配置。
./configure
此次编译一个尽量简略的 CPU 版本，会话如下：
WARNING: --batch mode is deprecated. Please instead explicitly shut down your Bazel server using the command "bazel shutdown".
You have bazel 0.26.1 installed.
Please specify the location of python. [Default is /usr/local/bin/python]:
Found possible Python library paths:
/usr/local/lib/python3.6/dist-packages
/usr/lib/python3/dist-packages
Please input the desired Python library path to use. Default is [/usr/local/lib/python3.6/dist-packages]
Do you wish to build TensorFlow with XLA JIT support? [Y/n]: n
No XLA JIT support will be enabled for TensorFlow.
Do you wish to build TensorFlow with OpenCL SYCL support? [y/N]: n
No OpenCL SYCL support will be enabled for TensorFlow.
Do you wish to build TensorFlow with ROCm support? [y/N]: n
No ROCm support will be enabled for TensorFlow.
Do you wish to build TensorFlow with CUDA support? [y/N]: n
No CUDA support will be enabled for TensorFlow.
Do you wish to download a fresh release of clang? (Experimental) [y/N]: n
Clang will not be downloaded.
Please specify optimization flags to use during compilation when bazel option "--config=opt" is specified [Default is -march=native -Wno-sign-compare]:
Would you like to interactively configure ./WORKSPACE for Android builds? [y/N]: n
Not configuring the WORKSPACE for Android builds.
Preconfigured Bazel build configs. You can use any of the below by adding "--config=<>" to your build command. See .bazelrc for more details.
--config=mkl # Build with MKL support.
--config=monolithic # Config for mostly static monolithic build.
--config=ngraph # Build with Intel nGraph support.
--config=numa # Build with NUMA support.
--config=dynamic_kernels # (Experimental) Build kernels into separate shared objects.
--config=v2 # Build TensorFlow 2.x instead of 1.x.
Preconfigured Bazel build configs to DISABLE default on features:
--config=noaws # Disable AWS S3 filesystem support.
--config=nogcp # Disable GCP support.
--config=nohdfs # Disable HDFS support.
--config=nonccl # Disable NVIDIA NCCL support.
Configuration finished
构建 pip 软件包并安装
官方提供的命令：
bazel build [--config=option] //tensorflow/tools/pip_package:build_pip_package
本次使用：
bazel build --config=c++17 --config=c++1z --jobs=6 //tensorflow/tools/pip_package:build_pip_package
其中使用的 --config=c++17 --config=c++1z 对应刚刚修改的 .bazelrc 文件中相应的部分
注意：bazel build 的过程时间会比较长，对内存的消耗较大，jobs 数谨慎开大。
bazel build 结束后，一个名为 build_pip_package 的可执行文件就创建好了，接下来可以执行：
./bazel-bin/tensorflow/tools/pip_package/build_pip_package /tmp/tensorflow_pkg
如果希望构建的whl名为 tf-nightly 版本，则可以加上 --nightly_flag 的选项。
./bazel-bin/tensorflow/tools/pip_package/build_pip_package --nightly_flag /tmp/tensorflow_pkg
此后便获得了 .whl 文件，通过 pip 安装即可：
pip install /tmp/tensorflow_pkg/tensorflow-[version]-[tags].whl
其中，version是对应的版本，tags与系统有关。
经过测试的源配置
Linux
CPU
| 版本 | Python 版本 | 编译器 | 构建工具 |
|---|---|---|---|
| tensorflow-2.6.0 | 3.6-3.9 | GCC 7.3.1 | Bazel 3.7.2 |
| tensorflow-2.5.0 | 3.6-3.9 | GCC 7.3.1 | Bazel 3.7.2 |
| tensorflow-2.4.0 | 3.6-3.8 | GCC 7.3.1 | Bazel 3.1.0 |
| tensorflow-2.3.0 | 3.5-3.8 | GCC 7.3.1 | Bazel 3.1.0 |
| tensorflow-2.2.0 | 3.5-3.8 | GCC 7.3.1 | Bazel 2.0.0 |
| tensorflow-2.1.0 | 2.7、3.5-3.7 | GCC 7.3.1 | Bazel 0.27.1 |
| tensorflow-2.0.0 | 2.7、3.3-3.7 | GCC 7.3.1 | Bazel 0.26.1 |
| tensorflow-1.15.0 | 2.7、3.3-3.7 | GCC 7.3.1 | Bazel 0.26.1 |
| tensorflow-1.14.0 | 2.7、3.3-3.7 | GCC 4.8 | Bazel 0.24.1 |
| tensorflow-1.13.1 | 2.7、3.3-3.7 | GCC 4.8 | Bazel 0.19.2 |
| tensorflow-1.12.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.15.0 |
| tensorflow-1.11.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.15.0 |
| tensorflow-1.10.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.15.0 |
| tensorflow-1.9.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.11.0 |
| tensorflow-1.8.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.10.0 |
| tensorflow-1.7.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.10.0 |
| tensorflow-1.6.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.9.0 |
| tensorflow-1.5.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.8.0 |
| tensorflow-1.4.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.5.4 |
| tensorflow-1.3.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.4.5 |
| tensorflow-1.2.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.4.5 |
| tensorflow-1.1.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.4.2 |
| tensorflow-1.0.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.4.2 |
GPU
| 版本 | Python 版本 | 编译器 | 构建工具 | cuDNN | CUDA |
|---|---|---|---|---|---|
| tensorflow-2.6.0 | 3.6-3.9 | GCC 7.3.1 | Bazel 3.7.2 | 8.1 | 11.2 |
| tensorflow-2.5.0 | 3.6-3.9 | GCC 7.3.1 | Bazel 3.7.2 | 8.1 | 11.2 |
| tensorflow-2.4.0 | 3.6-3.8 | GCC 7.3.1 | Bazel 3.1.0 | 8.0 | 11.0 |
| tensorflow-2.3.0 | 3.5-3.8 | GCC 7.3.1 | Bazel 3.1.0 | 7.6 | 10.1 |
| tensorflow-2.2.0 | 3.5-3.8 | GCC 7.3.1 | Bazel 2.0.0 | 7.6 | 10.1 |
| tensorflow-2.1.0 | 2.7、3.5-3.7 | GCC 7.3.1 | Bazel 0.27.1 | 7.6 | 10.1 |
| tensorflow-2.0.0 | 2.7、3.3-3.7 | GCC 7.3.1 | Bazel 0.26.1 | 7.4 | 10.0 |
| tensorflow_gpu-1.15.0 | 2.7、3.3-3.7 | GCC 7.3.1 | Bazel 0.26.1 | 7.4 | 10.0 |
| tensorflow_gpu-1.14.0 | 2.7、3.3-3.7 | GCC 4.8 | Bazel 0.24.1 | 7.4 | 10.0 |
| tensorflow_gpu-1.13.1 | 2.7、3.3-3.7 | GCC 4.8 | Bazel 0.19.2 | 7.4 | 10.0 |
| tensorflow_gpu-1.12.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.15.0 | 7 | 9 |
| tensorflow_gpu-1.11.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.15.0 | 7 | 9 |
| tensorflow_gpu-1.10.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.15.0 | 7 | 9 |
| tensorflow_gpu-1.9.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.11.0 | 7 | 9 |
| tensorflow_gpu-1.8.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.10.0 | 7 | 9 |
| tensorflow_gpu-1.7.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.9.0 | 7 | 9 |
| tensorflow_gpu-1.6.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.9.0 | 7 | 9 |
| tensorflow_gpu-1.5.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.8.0 | 7 | 9 |
| tensorflow_gpu-1.4.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.5.4 | 6 | 8 |
| tensorflow_gpu-1.3.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.4.5 | 6 | 8 |
| tensorflow_gpu-1.2.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.4.5 | 5.1 | 8 |
| tensorflow_gpu-1.1.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.4.2 | 5.1 | 8 |
| tensorflow_gpu-1.0.0 | 2.7、3.3-3.6 | GCC 4.8 | Bazel 0.4.2 | 5.1 | 8 |
macOS
CPU
| 版本 | Python 版本 | 编译器 | 构建工具 |
|---|---|---|---|
| tensorflow-2.6.0 | 3.6-3.9 | Xcode 10.11 中的 Clang | Bazel 3.7.2 |
| tensorflow-2.5.0 | 3.6-3.9 | Xcode 10.11 中的 Clang | Bazel 3.7.2 |
| tensorflow-2.4.0 | 3.6-3.8 | Xcode 10.3 中的 Clang | Bazel 3.1.0 |
| tensorflow-2.3.0 | 3.5-3.8 | Xcode 10.1 中的 Clang | Bazel 3.1.0 |
| tensorflow-2.2.0 | 3.5-3.8 | Xcode 10.1 中的 Clang | Bazel 2.0.0 |
| tensorflow-2.1.0 | 2.7、3.5-3.7 | Xcode 10.1 中的 Clang | Bazel 0.27.1 |
| tensorflow-2.0.0 | 2.7、3.5-3.7 | Xcode 10.1 中的 Clang | Bazel 0.27.1 |
| tensorflow-2.0.0 | 2.7、3.3-3.7 | Xcode 10.1 中的 Clang | Bazel 0.26.1 |
| tensorflow-1.15.0 | 2.7、3.3-3.7 | Xcode 10.1 中的 Clang | Bazel 0.26.1 |
| tensorflow-1.14.0 | 2.7、3.3-3.7 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.24.1 |
| tensorflow-1.13.1 | 2.7、3.3-3.7 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.19.2 |
| tensorflow-1.12.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.15.0 |
| tensorflow-1.11.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.15.0 |
| tensorflow-1.10.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.15.0 |
| tensorflow-1.9.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.11.0 |
| tensorflow-1.8.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.10.1 |
| tensorflow-1.7.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.10.1 |
| tensorflow-1.6.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.8.1 |
| tensorflow-1.5.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.8.1 |
| tensorflow-1.4.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.5.4 |
| tensorflow-1.3.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.4.5 |
| tensorflow-1.2.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.4.5 |
| tensorflow-1.1.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.4.2 |
| tensorflow-1.0.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.4.2 |
GPU
| 版本 | Python 版本 | 编译器 | 构建工具 | cuDNN | CUDA |
|---|---|---|---|---|---|
| tensorflow_gpu-1.1.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.4.2 | 5.1 | 8 |
| tensorflow_gpu-1.0.0 | 2.7、3.3-3.6 | Xcode 中的 Clang | Bazel 0.4.2 | 5.1 | 8 |
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