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So richten Sie OpenCL für GPUs unter Linux und Docker ein [Vollständige Anleitung]

OpenCL ist eine Kurzform für „Open Computing Language“. Es ist eine Programmiersprache, die auf verschiedenen Plattformen verwendet werden kann, hauptsächlich für beschleunigtes Rechnen. Aufgrund ihrer vielfältigen Anwendbarkeit auf mehreren Plattformen wird sie am häufigsten als plattformübergreifende Computersprache bezeichnet. Sie können Programme auf OpenCL schreiben und auf einer Vielzahl von Geräten ausführen, darunter CPUs, GPUs, FPGAs und vieles mehr.

In diesem Handbuch werde ich mich allein auf GPUs konzentrieren. Ich habe sowohl mit NVIDIA- als auch mit AMD-GPUs gearbeitet und werde Ihnen zeigen, wie Sie sie mit OpenCL auf einfachste Weise zum Laufen bringen können.

Obwohl ich Ubuntu für das Hostsystem verwendet habe, ist der Docker-Teil auf alle anderen Linux-Distributionen anwendbar.

Voraussetzungen

  • NVIDIA/AMD-Grafikkarte
  • Ubuntu Linux 20.04.2 LTS Desktop/Server 64-Bit
  • Docker (für anwendungsspezifische Verwendung)

Kommen wir gleich zu den Details!

Einrichten von OpenCL für NVIDIA-GPUs

Ich zeige Ihnen zunächst, wie Sie sicherstellen, dass OpenCL auf Ihrem Haupt-Ubuntu-Desktop/Server funktioniert. Sobald dies erledigt ist, zeige ich Ihnen, wie Sie Docker-Container für den gleichen Zweck mit der NVIDIA-GPU ausführen.

OpenCL auf dem Hostsystem ausführen

Auf einem neuen Ubuntu-System müssen Sie zuerst den proprietären NVIDIA-Treiber und CUDA installieren. Letzteres stellt sicher, dass Sie das damit gebündelte OpenCL-Framework erhalten. Installieren Sie schließlich clinfo Programm, um sicherzustellen, dass OpenCL richtig installiert ist, und zeigt Ihnen die OpenCL-Spezifikationen Ihrer NVIDIA-GPU im Detail. Mal sehen wie:

Verwenden Sie die ubuntu-drivers devices Befehl zum Abrufen des Namens Ihres empfohlenen Treibers:

[email protected]:~$ ubuntu-drivers devices
== /sys/devices/pci0000:00/0000:00:01.0/0000:01:00.0 ==
modalias : pci:v000010DEd00001C8Csv00001025sd00001265bc03sc00i00
vendor   : NVIDIA Corporation
model    : GP107M [GeForce GTX 1050 Ti Mobile]
driver   : nvidia-driver-460 - distro non-free recommended
driver   : nvidia-driver-418-server - distro non-free
driver   : nvidia-driver-390 - distro non-free
driver   : nvidia-driver-450-server - distro non-free
driver   : nvidia-driver-465 - distro non-free
driver   : nvidia-driver-460-server - distro non-free
driver   : xserver-xorg-video-nouveau - distro free builtin

Beachten Sie oben, dass der empfohlene Treiber nvidia-driver-460 ist .

Installieren Sie alle erforderlichen Pakete

Lassen Sie uns also den empfohlenen Treiber zusammen mit CUDA und clinfo installieren zuvor in diesem Abschnitt erwähntes Paket:

sudo apt install nvidia-driver-460 nvidia-cuda-toolkit clinfo

Nachdem alle oben genannten drei Pakete installiert sind, starten Sie Ihren Ubuntu-Desktop/Server neu.

Überprüfen Sie Ihre OpenCL-Konfiguration

[email protected]:~$ clinfo
Number of platforms                               1
  Platform Name                                   NVIDIA CUDA
  Platform Vendor                                 NVIDIA Corporation
  Platform Version                                OpenCL 1.2 CUDA 9.1.84
  Platform Profile                                FULL_PROFILE
  Platform Extensions                             cl_khr_global_int32_base_atomics cl_khr_global_int32_extended_atomics cl_khr_local_int32_base_atomics cl_khr_local_int32_extended_atomics cl_khr_fp64 cl_khr_byte_addressable_store cl_khr_icd cl_khr_gl_sharing cl_nv_compiler_options cl_nv_device_attribute_query cl_nv_pragma_unroll cl_nv_copy_opts cl_nv_create_buffer
  Platform Extensions function suffix             NV

  Platform Name                                   NVIDIA CUDA
Number of devices                                 1
  Device Name                                     GeForce GTX 1050 Ti
  Device Vendor                                   NVIDIA Corporation
  Device Vendor ID                                0x10de
  Device Version                                  OpenCL 1.2 CUDA
  Driver Version                                  390.143
  Device OpenCL C Version                         OpenCL C 1.2 
  Device Type                                     GPU
  Device Topology (NV)                            PCI-E, 01:00.0
  Device Profile                                  FULL_PROFILE
  Device Available                                Yes
  Compiler Available                              Yes
  Linker Available                                Yes
  Max compute units                               6
  Max clock frequency                             1620MHz
  Compute Capability (NV)                         6.1
  Device Partition                                (core)
    Max number of sub-devices                     1
    Supported partition types                     None
  Max work item dimensions                        3
  Max work item sizes                             1024x1024x64
  Max work group size                             1024
  Preferred work group size multiple              32
  Warp size (NV)                                  32
  Preferred / native vector sizes                 
    char                                                 1 / 1       
    short                                                1 / 1       
    int                                                  1 / 1       
    long                                                 1 / 1       
    half                                                 0 / 0        (n/a)
    float                                                1 / 1       
    double                                               1 / 1        (cl_khr_fp64)
  Half-precision Floating-point support           (n/a)
  Single-precision Floating-point support         (core)
    Denormals                                     Yes
    Infinity and NANs                             Yes
    Round to nearest                              Yes
    Round to zero                                 Yes
    Round to infinity                             Yes
    IEEE754-2008 fused multiply-add               Yes
    Support is emulated in software               No
    Correctly-rounded divide and sqrt operations  Yes
  Double-precision Floating-point support         (cl_khr_fp64)
    Denormals                                     Yes
    Infinity and NANs                             Yes
    Round to nearest                              Yes
    Round to zero                                 Yes
    Round to infinity                             Yes
    IEEE754-2008 fused multiply-add               Yes
    Support is emulated in software               No
  Address bits                                    64, Little-Endian
  Global memory size                              4236312576 (3.945GiB)
  Error Correction support                        No
  Max memory allocation                           1059078144 (1010MiB)
  Unified memory for Host and Device              No
  Integrated memory (NV)                          No
  Minimum alignment for any data type             128 bytes
  Alignment of base address                       4096 bits (512 bytes)
  Global Memory cache type                        Read/Write
  Global Memory cache size                        98304 (96KiB)
  Global Memory cache line size                   128 bytes
  Image support                                   Yes
    Max number of samplers per kernel             32
    Max size for 1D images from buffer            134217728 pixels
    Max 1D or 2D image array size                 2048 images
    Max 2D image size                             16384x32768 pixels
    Max 3D image size                             16384x16384x16384 pixels
    Max number of read image args                 256
    Max number of write image args                16
  Local memory type                               Local
  Local memory size                               49152 (48KiB)
  Registers per block (NV)                        65536
  Max number of constant args                     9
  Max constant buffer size                        65536 (64KiB)
  Max size of kernel argument                     4352 (4.25KiB)
  Queue properties                                
    Out-of-order execution                        Yes
    Profiling                                     Yes
  Prefer user sync for interop                    No
  Profiling timer resolution                      1000ns
  Execution capabilities                          
    Run OpenCL kernels                            Yes
    Run native kernels                            No
    Kernel execution timeout (NV)                 Yes
  Concurrent copy and kernel execution (NV)       Yes
    Number of async copy engines                  2
  printf() buffer size                            1048576 (1024KiB)
  Built-in kernels                                
  Device Extensions                               cl_khr_global_int32_base_atomics cl_khr_global_int32_extended_atomics cl_khr_local_int32_base_atomics cl_khr_local_int32_extended_atomics cl_khr_fp64 cl_khr_byte_addressable_store cl_khr_icd cl_khr_gl_sharing cl_nv_compiler_options cl_nv_device_attribute_query cl_nv_pragma_unroll cl_nv_copy_opts cl_nv_create_buffer

NULL platform behavior
  clGetPlatformInfo(NULL, CL_PLATFORM_NAME, ...)  NVIDIA CUDA
  clGetDeviceIDs(NULL, CL_DEVICE_TYPE_ALL, ...)   Success [NV]
  clCreateContext(NULL, ...) [default]            Success [NV]
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_DEFAULT)  No platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_CPU)  No devices found in platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_GPU)  No platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_ACCELERATOR)  No devices found in platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_CUSTOM)  Invalid device type for platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_ALL)  No platform

ICD loader properties
  ICD loader Name                                 OpenCL ICD Loader
  ICD loader Vendor                               OCL Icd free software
  ICD loader Version                              2.2.11
  ICD loader Profile                              OpenCL 2.1

Beachten Sie, dass hier nur der Plattformname „NVIDIA CUDA“ lautet. Aber CUDA und OpenCL unterscheiden sich voneinander.

Das ist es! Jetzt können Sie OpenCL-Anwendungen mit Ihrer NVIDIA-GPU auf Ihrem Hostsystem ausführen!

OpenCL auf Docker für NVIDIA-GPUs

Nachdem Sie OpenCL nun auf Ihrem Bare-Metal-System eingerichtet und ausgeführt haben, schauen wir uns an, wie Sie es auf einem Docker-Container installieren können!

Installieren Sie die NVIDIA Container Runtime

Hier muss zusätzlich die nvidia-container-runtime installiert werden Paket.

Um es installieren zu können, müssen Sie zuerst die Repository-Details hinzufügen. Stellen Sie sicher, dass Sie Curl installiert haben, falls Sie es noch nicht auf Ihrem System installiert haben.

sudo apt install curl
curl -s -L https://nvidia.github.io/nvidia-container-runtime/gpgkey | \
  sudo apt-key add -
distribution=$(. /etc/os-release;echo $ID$VERSION_ID)
curl -s -L https://nvidia.github.io/nvidia-container-runtime/$distribution/nvidia-container-runtime.list | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/nvidia-container-runtime.list
sudo apt update
sudo apt install nvidia-container-runtime

Erstellen des Dockerfiles

Es ist notwendig, dass Sie alles, was Sie auf dem Hostsystem gemacht haben, auf einem frischen neuen Image replizieren, damit Sie es verwenden können, um unsere benutzerdefinierten OpenCL-Anwendungen auf einem Container zu starten (wird später näher erläutert).

Erstellen Sie ein neues Verzeichnis für Ihr NVIDIA-GPU-OpenCL-Projekt und verschieben Sie es hinein:

mkdir nvidia-opencl
cd nvidia-opencl

Verwenden Sie Ihren bevorzugten Texteditor (Vim/Nano oder einen anderen), um die folgende Docker-Datei zu erstellen und zu speichern:

FROM ubuntu:20.04
ARG DEBIAN_FRONTEND=noninteractive
RUN apt-get update && apt-get -y upgrade \
  && apt-get install -y \
    apt-utils \
    unzip \
    tar \
    curl \
    xz-utils \
    ocl-icd-libopencl1 \
    opencl-headers \
    clinfo \
    ;

RUN mkdir -p /etc/OpenCL/vendors && \
    echo "libnvidia-opencl.so.1" > /etc/OpenCL/vendors/nvidia.icd
ENV NVIDIA_VISIBLE_DEVICES all
ENV NVIDIA_DRIVER_CAPABILITIES compute,utility

Dockerfile erstellen

Jetzt, da Sie das erforderliche Dockerfile haben, um loszulegen, lassen Sie es uns erstellen. Ich nenne das Bild als nvidia-opencl :

docker build -t nvidia-opencl .

Starten Sie den OpenCL-Container

Basierend auf dem neuen Image, das Sie gerade erstellt haben, ist es an der Zeit, den neuen OpenCL-Container zu starten!

Erlauben Sie zunächst Ihrem Linux-Benutzernamen auf dem lokalen Rechner, sich mit dem folgenden Befehl mit der X-Windows-Anzeige zu verbinden:

xhost +local:username

Mit dem folgenden Befehl können Sie nun direkt die Shell des lokalen Containers basierend auf dem gerade erstellten neuen Image aufrufen:

docker run --rm -it --gpus all -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix -e DISPLAY=$DISPLAY nvidia-opencl

Überprüfen Sie Ihre OpenCL-Konfiguration auf Docker

Jetzt, da Sie sich in der Container-Shell befinden, können Sie clinfo ausführen Befehl, um Ihre OpenCL-Konfiguration zu überprüfen, genau wie Sie es auf dem Bare-Metal-Hostsystem getan haben:

[email protected]:/# clinfo
Number of platforms                               1
  Platform Name                                   NVIDIA CUDA
  Platform Vendor                                 NVIDIA Corporation
  Platform Version                                OpenCL 1.2 CUDA 9.1.84
  Platform Profile                                FULL_PROFILE
  Platform Extensions                             cl_khr_global_int32_base_atomics cl_khr_global_int32_extended_atomics cl_khr_local_int32_base_atomics cl_khr_local_int32_extended_atomics cl_khr_fp64 cl_khr_byte_addressable_store cl_khr_icd cl_khr_gl_sharing cl_nv_compiler_options cl_nv_device_attribute_query cl_nv_pragma_unroll cl_nv_copy_opts cl_nv_create_buffer
  Platform Extensions function suffix             NV

  Platform Name                                   NVIDIA CUDA
Number of devices                                 1
  Device Name                                     GeForce GTX 1050 Ti
  Device Vendor                                   NVIDIA Corporation
  Device Vendor ID                                0x10de
  Device Version                                  OpenCL 1.2 CUDA
  Driver Version                                  390.143
  Device OpenCL C Version                         OpenCL C 1.2 
  Device Type                                     GPU
  Device Topology (NV)                            PCI-E, 01:00.0
  Device Profile                                  FULL_PROFILE
  Device Available                                Yes
  Compiler Available                              Yes
  Linker Available                                Yes
  Max compute units                               6
  Max clock frequency                             1620MHz
  Compute Capability (NV)                         6.1
  Device Partition                                (core)
    Max number of sub-devices                     1
    Supported partition types                     None
    Supported affinity domains                    (n/a)
  Max work item dimensions                        3
  Max work item sizes                             1024x1024x64
  Max work group size                             1024
  Preferred work group size multiple              32
  Warp size (NV)                                  32
  Preferred / native vector sizes                 
    char                                                 1 / 1       
    short                                                1 / 1       
    int                                                  1 / 1       
    long                                                 1 / 1       
    half                                                 0 / 0        (n/a)
    float                                                1 / 1       
    double                                               1 / 1        (cl_khr_fp64)
  Half-precision Floating-point support           (n/a)
  Single-precision Floating-point support         (core)
    Denormals                                     Yes
    Infinity and NANs                             Yes
    Round to nearest                              Yes
    Round to zero                                 Yes
    Round to infinity                             Yes
    IEEE754-2008 fused multiply-add               Yes
    Support is emulated in software               No
    Correctly-rounded divide and sqrt operations  Yes
  Double-precision Floating-point support         (cl_khr_fp64)
    Denormals                                     Yes
    Infinity and NANs                             Yes
    Round to nearest                              Yes
    Round to zero                                 Yes
    Round to infinity                             Yes
    IEEE754-2008 fused multiply-add               Yes
    Support is emulated in software               No
  Address bits                                    64, Little-Endian
  Global memory size                              4236312576 (3.945GiB)
  Error Correction support                        No
  Max memory allocation                           1059078144 (1010MiB)
  Unified memory for Host and Device              No
  Integrated memory (NV)                          No
  Minimum alignment for any data type             128 bytes
  Alignment of base address                       4096 bits (512 bytes)
  Global Memory cache type                        Read/Write
  Global Memory cache size                        98304 (96KiB)
  Global Memory cache line size                   128 bytes
  Image support                                   Yes
    Max number of samplers per kernel             32
    Max size for 1D images from buffer            134217728 pixels
    Max 1D or 2D image array size                 2048 images
    Max 2D image size                             16384x32768 pixels
    Max 3D image size                             16384x16384x16384 pixels
    Max number of read image args                 256
    Max number of write image args                16
  Local memory type                               Local
  Local memory size                               49152 (48KiB)
  Registers per block (NV)                        65536
  Max number of constant args                     9
  Max constant buffer size                        65536 (64KiB)
  Max size of kernel argument                     4352 (4.25KiB)
  Queue properties                                
    Out-of-order execution                        Yes
    Profiling                                     Yes
  Prefer user sync for interop                    No
  Profiling timer resolution                      1000ns
  Execution capabilities                          
    Run OpenCL kernels                            Yes
    Run native kernels                            No
    Kernel execution timeout (NV)                 Yes
  Concurrent copy and kernel execution (NV)       Yes
    Number of async copy engines                  2
  printf() buffer size                            1048576 (1024KiB)
  Built-in kernels                                (n/a)
  Device Extensions                               cl_khr_global_int32_base_atomics cl_khr_global_int32_extended_atomics cl_khr_local_int32_base_atomics cl_khr_local_int32_extended_atomics cl_khr_fp64 cl_khr_byte_addressable_store cl_khr_icd cl_khr_gl_sharing cl_nv_compiler_options cl_nv_device_attribute_query cl_nv_pragma_unroll cl_nv_copy_opts cl_nv_create_buffer

NULL platform behavior
  clGetPlatformInfo(NULL, CL_PLATFORM_NAME, ...)  NVIDIA CUDA
  clGetDeviceIDs(NULL, CL_DEVICE_TYPE_ALL, ...)   Success [NV]
  clCreateContext(NULL, ...) [default]            Success [NV]
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_DEFAULT)  No platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_CPU)  No devices found in platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_GPU)  No platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_ACCELERATOR)  No devices found in platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_CUSTOM)  Invalid device type for platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_ALL)  No platform

ICD loader properties
  ICD loader Name                                 OpenCL ICD Loader
  ICD loader Vendor                               OCL Icd free software
  ICD loader Version                              2.2.11
  ICD loader Profile                              OpenCL 2.1
[email protected]:/#

Was bedeutet das? Das bedeutet, dass Sie jetzt jede OpenCL-Anwendung aus diesem Container heraus ausführen können! Sie müssten nur das Dockerfile neu modifizieren und das wäre es.

Sie können auch mit Python-Anwendungen arbeiten, die ein OpenCL-Backend erfordern. Überprüfen Sie meine frühere Berichterstattung, die als praktischer Begleiter zu diesem Artikel dienen kann. Vielleicht möchten Sie es ausprobieren und mit den Dockerfiles spielen.

Einrichten von OpenCL für AMD-GPUs

Ich zeige Ihnen zunächst, wie Sie sicherstellen, dass OpenCL auf Ihrem Haupt-Ubuntu-Desktop/Server funktioniert. Sobald dies erledigt ist, zeige ich Ihnen, wie Sie Docker-Container für den gleichen Zweck mit der AMD-GPU ausführen.

OpenCL auf dem Hostsystem ausführen

Auf einem neuen Ubuntu-System müssen Sie zuerst die „AMDGPU-Treiber“ von der AMD-Supportseite herunterladen. Für eine zukunftssichere Konfiguration müssen Sie OpenCL sowohl für ältere als auch für neuere AMD-GPUs nur installieren, nachdem Sie das Installationsarchiv (tar.xz) erhalten haben.

Installieren Sie schließlich clinfo Programm, um sicherzustellen, dass OpenCL richtig installiert ist, und zeigt Ihnen die OpenCL-Spezifikationen Ihrer AMD-GPU im Detail. Aber der gesamte Prozess kann etwas kniffliger sein als erwartet. Mal sehen wie.

Laden Sie die AMDGPU-Treiber mit Curl herunter

Navigieren Sie durch die AMD-Supportseite und laden Sie den entsprechenden Treiber mit Curl herunter. Stellen Sie sicher, dass Sie Curl installiert haben.

sudo apt install curl
curl -e https://drivers.amd.com/drivers/linux -O https://drivers.amd.com/drivers/linux/amdgpu-pro-21.10-1247438-ubuntu-20.04.tar.xz

Installation, Anomalien und ihre Workarounds

Extrahieren Sie das Archiv:

tar -Jxvf amdgpu-pro-21.10-1247438-ubuntu-20.04.tar.xz

Wechseln Sie in das neue Verzeichnis:

cd amdgpu-pro-21.10-1247438-ubuntu-20.04

Jetzt werde ich OpenCL sowohl für ältere als auch für neuere GPUs installieren:

./amdgpu-install --opencl=legacy,rocr --headless --no-dkms

Für einen vollständigen Überblick über die Verwendung können Sie den Befehl ./amdgpu-install -h verwenden um zu erfahren, wie das Skript grundlegend funktioniert. Es ähnelt einem Mann-Eintrag für den Befehl. Der --headless Option gibt nur OpenCL-Unterstützung und --no-dkms an weist es an, amdgpu-dkms NICHT zu installieren und die amdgpu-dkms-firmware Pakete in den Kernel. Das brauchst du nicht.

Seit geraumer Zeit wurde festgestellt, dass, obwohl Sie den --no-dkms angeben Option, macht sich das Skript nicht die Mühe und fährt mit der Installation dieser unnötigen Pakete fort. Weitere hinzufügen, wenn ich amdgpu-dkms zulasse um die Kernel-Konfiguration zu installieren und zu modifizieren, würde sich das System danach weigern, neu zu starten oder herunterzufahren! Dies geschah, nachdem ich ein Kernel-Update von Ubuntu-Repositories erhalten hatte.

In einem solchen Fall habe ich Folgendes getan:

Ich habe die folgenden Pakete manuell mit dpkg -i package-name.deb installiert , vorhanden im extrahierten Verzeichnis:

amdgpu-pin_21.10-1247438_all.deb
amdgpu-core_21.10-1247438_all.deb
amdgpu-pro-core_21.10-1247438_all.deb
libdrm-amdgpu-common_1.0.0-1247438_all.deb
libdrm2-amdgpu_2.4.100-1247438_amd64.deb
libdrm-amdgpu-amdgpu1_2.4.100-1247438_amd64.deb
hsakmt-roct-amdgpu_1.0.9-1247438_amd64.deb
hsa-runtime-rocr-amdgpu_1.3.0-1247438_amd64.deb
comgr-amdgpu-pro_2.0.0-1247438_amd64.deb
hip-rocr-amdgpu-pro_21.10-1247438_amd64.deb
ocl-icd-libopencl1-amdgpu-pro_21.10-1247438_amd64.deb
clinfo-amdgpu-pro_21.10-1247438_amd64.deb
opencl-rocr-amdgpu-pro_21.10-1247438_amd64.deb
libllvm11.0-amdgpu_11.0-1247438_amd64.deb

Dadurch wurde sichergestellt, dass amdgpu-dkms und amdgpu-dkms-firmware vermieden werden könnten und den Kernel unberührt lassen. Beachten Sie auch, dass ich den älteren 21.10-Treiber heruntergeladen habe, obwohl die neuere und neueste 21.30-Version verfügbar ist. Der Grund dafür ist, dass letzteres sich weigert, meine Radeon VII-GPU zu erkennen, indem es einen "HSA-Fehler" ausgibt, wenn ich clinfo ausführe später:

HSA Error: Incompatible kernel and userspace, Vega 20 [Radeon VII] disabled. Upgrade amdgpu.

Nachdem ich mich um diese Anomalien gekümmert hatte, konnte ich clinfo abrufen um meine GPU korrekt zu melden.

Installieren Sie das clinfo-Paket

Installieren Sie clinfo Paket, wie Sie es zuvor für NVIDIA-GPUs getan haben:

sudo apt install clinfo

Überprüfen Sie Ihre OpenCL-Konfiguration

[email protected]:~$ clinfo
Number of platforms                               1
  Platform Name                                   AMD Accelerated Parallel Processing
  Platform Vendor                                 Advanced Micro Devices, Inc.
  Platform Version                                OpenCL 2.0 AMD-APP (3246.0)
  Platform Profile                                FULL_PROFILE
  Platform Extensions                             cl_khr_icd cl_amd_event_callback 
  Platform Extensions function suffix             AMD

  Platform Name                                   AMD Accelerated Parallel Processing
Number of devices                                 1
  Device Name                                     gfx906:sramecc-:xnack-
  Device Vendor                                   Advanced Micro Devices, Inc.
  Device Vendor ID                                0x1002
  Device Version                                  OpenCL 2.0 
  Driver Version                                  3246.0 (HSA1.1,LC)
  Device OpenCL C Version                         OpenCL C 2.0 
  Device Type                                     GPU
  Device Board Name (AMD)                         Vega 20 [Radeon VII]
  Device Topology (AMD)                           PCI-E, 0a:00.0
  Device Profile                                  FULL_PROFILE
  Device Available                                Yes
  Compiler Available                              Yes
  Linker Available                                Yes
  Max compute units                               60
  SIMD per compute unit (AMD)                     4
  SIMD width (AMD)                                16
  SIMD instruction width (AMD)                    1
  Max clock frequency                             1801MHz
  Graphics IP (AMD)                               9.0
  Device Partition                                (core)
    Max number of sub-devices                     60
    Supported partition types                     None
    Supported affinity domains                    (n/a)
  Max work item dimensions                        3
  Max work item sizes                             1024x1024x1024
  Max work group size                             256
  Preferred work group size (AMD)                 256
  Max work group size (AMD)                       1024
  Preferred work group size multiple              64
  Wavefront width (AMD)                           64
  Preferred / native vector sizes                 
    char                                                 4 / 4       
    short                                                2 / 2       
    int                                                  1 / 1       
    long                                                 1 / 1       
    half                                                 1 / 1        (cl_khr_fp16)
    float                                                1 / 1       
    double                                               1 / 1        (cl_khr_fp64)
  Half-precision Floating-point support           (cl_khr_fp16)
    Denormals                                     No
    Infinity and NANs                             No
    Round to nearest                              No
    Round to zero                                 No
    Round to infinity                             No
    IEEE754-2008 fused multiply-add               No
    Support is emulated in software               No
  Single-precision Floating-point support         (core)
    Denormals                                     Yes
    Infinity and NANs                             Yes
    Round to nearest                              Yes
    Round to zero                                 Yes
    Round to infinity                             Yes
    IEEE754-2008 fused multiply-add               Yes
    Support is emulated in software               No
    Correctly-rounded divide and sqrt operations  Yes
  Double-precision Floating-point support         (cl_khr_fp64)
    Denormals                                     Yes
    Infinity and NANs                             Yes
    Round to nearest                              Yes
    Round to zero                                 Yes
    Round to infinity                             Yes
    IEEE754-2008 fused multiply-add               Yes
    Support is emulated in software               No
  Address bits                                    64, Little-Endian
  Global memory size                              17163091968 (15.98GiB)
  Global free memory (AMD)                        16760832 (15.98GiB)
  Global memory channels (AMD)                    128
  Global memory banks per channel (AMD)           4
  Global memory bank width (AMD)                  256 bytes
  Error Correction support                        No
  Max memory allocation                           14588628168 (13.59GiB)
  Unified memory for Host and Device              No
  Shared Virtual Memory (SVM) capabilities        (core)
    Coarse-grained buffer sharing                 Yes
    Fine-grained buffer sharing                   Yes
    Fine-grained system sharing                   No
    Atomics                                       No
  Minimum alignment for any data type             128 bytes
  Alignment of base address                       1024 bits (128 bytes)
  Preferred alignment for atomics                 
    SVM                                           0 bytes
    Global                                        0 bytes
    Local                                         0 bytes
  Max size for global variable                    14588628168 (13.59GiB)
  Preferred total size of global vars             17163091968 (15.98GiB)
  Global Memory cache type                        Read/Write
  Global Memory cache size                        16384 (16KiB)
  Global Memory cache line size                   64 bytes
  Image support                                   Yes
    Max number of samplers per kernel             26287
    Max size for 1D images from buffer            134217728 pixels
    Max 1D or 2D image array size                 8192 images
    Base address alignment for 2D image buffers   256 bytes
    Pitch alignment for 2D image buffers          256 pixels
    Max 2D image size                             16384x16384 pixels
    Max 3D image size                             16384x16384x8192 pixels
    Max number of read image args                 128
    Max number of write image args                8
    Max number of read/write image args           64
  Max number of pipe args                         16
  Max active pipe reservations                    16
  Max pipe packet size                            1703726280 (1.587GiB)
  Local memory type                               Local
  Local memory size                               65536 (64KiB)
  Local memory syze per CU (AMD)                  65536 (64KiB)
  Local memory banks (AMD)                        32
  Max number of constant args                     8
  Max constant buffer size                        14588628168 (13.59GiB)
  Preferred constant buffer size (AMD)            16384 (16KiB)
  Max size of kernel argument                     1024
  Queue properties (on host)                      
    Out-of-order execution                        No
    Profiling                                     Yes
  Queue properties (on device)                    
    Out-of-order execution                        Yes
    Profiling                                     Yes
    Preferred size                                262144 (256KiB)
    Max size                                      8388608 (8MiB)
  Max queues on device                            1
  Max events on device                            1024
  Prefer user sync for interop                    Yes
  Number of P2P devices (AMD)                     0
  P2P devices (AMD)                               <printDeviceInfo:147: get number of CL_DEVICE_P2P_DEVICES_AMD : error -30>
  Profiling timer resolution                      1ns
  Profiling timer offset since Epoch (AMD)        0ns (Thu Jan  1 05:30:00 1970)
  Execution capabilities                          
    Run OpenCL kernels                            Yes
    Run native kernels                            No
    Thread trace supported (AMD)                  No
    Number of async queues (AMD)                  8
    Max real-time compute queues (AMD)            8
    Max real-time compute units (AMD)             60
  printf() buffer size                            4194304 (4MiB)
  Built-in kernels                                (n/a)
  Device Extensions                               cl_khr_fp64 cl_khr_global_int32_base_atomics cl_khr_global_int32_extended_atomics cl_khr_local_int32_base_atomics cl_khr_local_int32_extended_atomics cl_khr_int64_base_atomics cl_khr_int64_extended_atomics cl_khr_3d_image_writes cl_khr_byte_addressable_store cl_khr_fp16 cl_khr_gl_sharing cl_amd_device_attribute_query cl_amd_media_ops cl_amd_media_ops2 cl_khr_image2d_from_buffer cl_khr_subgroups cl_khr_depth_images cl_amd_copy_buffer_p2p cl_amd_assembly_program 

NULL platform behavior
  clGetPlatformInfo(NULL, CL_PLATFORM_NAME, ...)  No platform
  clGetDeviceIDs(NULL, CL_DEVICE_TYPE_ALL, ...)   No platform
  clCreateContext(NULL, ...) [default]            No platform
  clCreateContext(NULL, ...) [other]              Success [AMD]
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_DEFAULT)  Success (1)
    Platform Name                                 AMD Accelerated Parallel Processing
    Device Name                                   gfx906:sramecc-:xnack-
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_CPU)  No devices found in platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_GPU)  Success (1)
    Platform Name                                 AMD Accelerated Parallel Processing
    Device Name                                   gfx906:sramecc-:xnack-
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_ACCELERATOR)  No devices found in platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_CUSTOM)  No devices found in platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_ALL)  Success (1)
    Platform Name                                 AMD Accelerated Parallel Processing
    Device Name                                   gfx906:sramecc-:xnack-

So, now you can run OpenCL applications with your AMD GPU on your host system!

OpenCL on Docker for AMD GPUs

How about doing the same through Docker containers? Let's see how much it contrasts with NVIDIA GPUs.

Creating the Dockerfile

Create a new directory for your AMD GPU OpenCL project and move into it:

mkdir amd-opencl
cd amd-opencl

Use your favorite text editor (Vim/Nano or any other) to create the following Dockerfile and save it:

FROM ubuntu:20.04
ARG DEBIAN_FRONTEND=noninteractive
RUN apt-get update && apt-get -y upgrade \
  && apt-get install -y \
    initramfs-tools \
    apt-utils \
    unzip \
    tar \
    curl \
    xz-utils \
    ocl-icd-libopencl1 \
    opencl-headers \
    clinfo \
    ;

ARG AMD_DRIVER=amdgpu-pro-21.10-1247438-ubuntu-20.04.tar.xz
ARG AMD_DRIVER_URL=https://drivers.amd.com/drivers/linux
RUN mkdir -p /tmp/opencl-driver-amd
WORKDIR /tmp/opencl-driver-amd
RUN curl --referer $AMD_DRIVER_URL -O $AMD_DRIVER_URL/$AMD_DRIVER; \
    tar -Jxvf $AMD_DRIVER; \
    cd amdgpu-pro-*; \
    ./amdgpu-install --opencl=legacy,rocr --headless --no-dkms -y; \
    rm -rf /tmp/opencl-driver-amd;

RUN mkdir -p /etc/OpenCL/vendors && \
    echo "libamdocl64.so" > /etc/OpenCL/vendors/amdocl64.icd
RUN ln -s /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libOpenCL.so.1 /usr/lib/libOpenCL.so
WORKDIR /

I had to add the initramfs-tools package since the amdgpu-dkms and amdgpu-dkms-firmware would still be installed. I kept it this way since in this case, the reboot and shutdown issues I mentioned earlier are irrelevant for containers.

Alternatively, you could still use the dpkg -i method in the Dockerfile.

Building the Dockerfile

So now that you have the necessary Dockerfile to get started, let's build it. I'm naming the image as amd-opencl :

docker build -t amd-opencl .

Add your username to the video &render groups

For the AMD GPU Docker container to work flawlessly, it is better you also add your username to the video and render groups:

sudo usermod -a -G video $LOGNAME
sudo usermod -a -G render $LOGNAME

Launch the OpenCL Container

Based on the new image that you just built, it's time to launch the new OpenCL container!

Permit your Linux username on the local machine to connect to the X windows display with the following command:

xhost +local:username

With the following command, you can now directly enter the local container's shell based on the new image just created:

docker run --rm -it --device=/dev/kfd --device=/dev/dri --group-add video --group-add render -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix -e DISPLAY=$DISPLAY amd-opencl

Verify your OpenCL configuration on Docker

Now that you are inside the container shell, you can run the clinfo command to verify your OpenCL configuration just like you did on the bare-metal host system:

[email protected]:/# clinfo
Platform Name                                   AMD Accelerated Parallel Processing
Number of devices                                 1
  Device Name                                     gfx906:sramecc-:xnack-
  Device Vendor                                   Advanced Micro Devices, Inc.
  Device Vendor ID                                0x1002
  Device Version                                  OpenCL 2.0 
  Driver Version                                  3246.0 (HSA1.1,LC)
  Device OpenCL C Version                         OpenCL C 2.0 
  Device Type                                     GPU
  Device Board Name (AMD)                         Device 66af
  Device Topology (AMD)                           PCI-E, 0a:00.0
  Device Profile                                  FULL_PROFILE
  Device Available                                Yes
  Compiler Available                              Yes
  Linker Available                                Yes
  Max compute units                               60
  SIMD per compute unit (AMD)                     4
  SIMD width (AMD)                                16
  SIMD instruction width (AMD)                    1
  Max clock frequency                             1801MHz
  Graphics IP (AMD)                               9.0
  Device Partition                                (core)
    Max number of sub-devices                     60
    Supported partition types                     None
    Supported affinity domains                    (n/a)
  Max work item dimensions                        3
  Max work item sizes                             1024x1024x1024
  Max work group size                             256
  Preferred work group size (AMD)                 256
  Max work group size (AMD)                       1024
  Preferred work group size multiple              64
  Wavefront width (AMD)                           64
  Preferred / native vector sizes                 
    char                                                 4 / 4       
    short                                                2 / 2       
    int                                                  1 / 1       
    long                                                 1 / 1       
    half                                                 1 / 1        (cl_khr_fp16)
    float                                                1 / 1       
    double                                               1 / 1        (cl_khr_fp64)
  Half-precision Floating-point support           (cl_khr_fp16)
    Denormals                                     No
    Infinity and NANs                             No
    Round to nearest                              No
    Round to zero                                 No
    Round to infinity                             No
    IEEE754-2008 fused multiply-add               No
    Support is emulated in software               No
  Single-precision Floating-point support         (core)
    Denormals                                     Yes
    Infinity and NANs                             Yes
    Round to nearest                              Yes
    Round to zero                                 Yes
    Round to infinity                             Yes
    IEEE754-2008 fused multiply-add               Yes
    Support is emulated in software               No
    Correctly-rounded divide and sqrt operations  Yes
  Double-precision Floating-point support         (cl_khr_fp64)
    Denormals                                     Yes
    Infinity and NANs                             Yes
    Round to nearest                              Yes
    Round to zero                                 Yes
    Round to infinity                             Yes
    IEEE754-2008 fused multiply-add               Yes
    Support is emulated in software               No
  Address bits                                    64, Little-Endian
  Global memory size                              17163091968 (15.98GiB)
  Global free memory (AMD)                        16760832 (15.98GiB)
  Global memory channels (AMD)                    128
  Global memory banks per channel (AMD)           4
  Global memory bank width (AMD)                  256 bytes
  Error Correction support                        No
  Max memory allocation                           14588628168 (13.59GiB)
  Unified memory for Host and Device              No
  Shared Virtual Memory (SVM) capabilities        (core)
    Coarse-grained buffer sharing                 Yes
    Fine-grained buffer sharing                   Yes
    Fine-grained system sharing                   No
    Atomics                                       No
  Minimum alignment for any data type             128 bytes
  Alignment of base address                       1024 bits (128 bytes)
  Preferred alignment for atomics                 
    SVM                                           0 bytes
    Global                                        0 bytes
    Local                                         0 bytes
  Max size for global variable                    14588628168 (13.59GiB)
  Preferred total size of global vars             17163091968 (15.98GiB)
  Global Memory cache type                        Read/Write
  Global Memory cache size                        16384 (16KiB)
  Global Memory cache line size                   64 bytes
  Image support                                   Yes
    Max number of samplers per kernel             26287
    Max size for 1D images from buffer            134217728 pixels
    Max 1D or 2D image array size                 8192 images
    Base address alignment for 2D image buffers   256 bytes
    Pitch alignment for 2D image buffers          256 pixels
    Max 2D image size                             16384x16384 pixels
    Max 3D image size                             16384x16384x8192 pixels
    Max number of read image args                 128
    Max number of write image args                8
    Max number of read/write image args           64
  Max number of pipe args                         16
  Max active pipe reservations                    16
  Max pipe packet size                            1703726280 (1.587GiB)
  Local memory type                               Local
  Local memory size                               65536 (64KiB)
  Local memory syze per CU (AMD)                  65536 (64KiB)
  Local memory banks (AMD)                        32
  Max number of constant args                     8
  Max constant buffer size                        14588628168 (13.59GiB)
  Preferred constant buffer size (AMD)            16384 (16KiB)
  Max size of kernel argument                     1024
  Queue properties (on host)                      
    Out-of-order execution                        No
    Profiling                                     Yes
  Queue properties (on device)                    
    Out-of-order execution                        Yes
    Profiling                                     Yes
    Preferred size                                262144 (256KiB)
    Max size                                      8388608 (8MiB)
  Max queues on device                            1
  Max events on device                            1024
  Prefer user sync for interop                    Yes
  Number of P2P devices (AMD)                     0
  P2P devices (AMD)                               <printDeviceInfo:147: get number of CL_DEVICE_P2P_DEVICES_AMD : error -30>
  Profiling timer resolution                      1ns
  Profiling timer offset since Epoch (AMD)        0ns (Thu Jan  1 00:00:00 1970)
  Execution capabilities                          
    Run OpenCL kernels                            Yes
    Run native kernels                            No
    Thread trace supported (AMD)                  No
    Number of async queues (AMD)                  8
    Max real-time compute queues (AMD)            8
    Max real-time compute units (AMD)             60
  printf() buffer size                            4194304 (4MiB)
  Built-in kernels                                (n/a)
  Device Extensions                               cl_khr_fp64 cl_khr_global_int32_base_atomics cl_khr_global_int32_extended_atomics cl_khr_local_int32_base_atomics cl_khr_local_int32_extended_atomics cl_khr_int64_base_atomics cl_khr_int64_extended_atomics cl_khr_3d_image_writes cl_khr_byte_addressable_store cl_khr_fp16 cl_khr_gl_sharing cl_amd_device_attribute_query cl_amd_media_ops cl_amd_media_ops2 cl_khr_image2d_from_buffer cl_khr_subgroups cl_khr_depth_images cl_amd_copy_buffer_p2p cl_amd_assembly_program

NULL platform behavior
  clGetPlatformInfo(NULL, CL_PLATFORM_NAME, ...)  No platform
  clGetDeviceIDs(NULL, CL_DEVICE_TYPE_ALL, ...)   No platform
  clCreateContext(NULL, ...) [default]            No platform
  clCreateContext(NULL, ...) [other]              Success [AMD]
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_DEFAULT)  Success (1)
    Platform Name                                 AMD Accelerated Parallel Processing
    Device Name                                   gfx906:sramecc-:xnack-
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_CPU)  No devices found in platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_GPU)  Success (1)
    Platform Name                                 AMD Accelerated Parallel Processing
    Device Name                                   gfx906:sramecc-:xnack-
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_ACCELERATOR)  No devices found in platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_CUSTOM)  No devices found in platform
  clCreateContextFromType(NULL, CL_DEVICE_TYPE_ALL)  Success (1)
    Platform Name                                 AMD Accelerated Parallel Processing
    Device Name                                   gfx906:sramecc-:xnack-
[email protected]:/#

And that's how you can run OpenCL applications inside an AMD GPU container!

Note that the xhost command being used for both the NVIDIA and AMD GPU containers is necessary every time you want to run them from a new terminal.

Bonus Tips

If you happen to own multiple GPUs on a single system and want to be specific about running the containers, you can do that as well. Read on.

NVIDIA GPUs

Based on how clinfo reports NVIDIA GPU information, they are classified on Docker as 0 , 1 , 2 und so weiter. So, say you have three NVIDIA GPUs and want the container to see only GPU 0(the first one), the corresponding command would have to be revised as:

docker run --rm -it --gpus 0 -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix -e DISPLAY=$DISPLAY nvidia-opencl

AMD GPUs

Similarly, based on how clinfo reports AMD GPU information, they are classified on Docker as /dev/dri/card0 , /dev/dri/card1 , /dev/dri/card2 und so weiter. So, say you have three AMD GPUs and want the container to see only the first, use the following command instead:

docker run --rm -it --device=/dev/kfd --device=/dev/dri/card0 --device=/dev/dri/renderD128 --group-add video --group-add render -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix -e DISPLAY=$DISPLAY amd-opencl

As per the above command, note that renderD128 corresponds to card0 , both of which relate to the first AMD GPU. On the same lines, renderD129 would correspond to card1 for the second AMD GPU and so on. The "renderD" value is incremental and therefore for the third GPU, it would be renderD130 corresponding to card2 . You can know these metrics in detail by running the ls -l /dev/dri/by-path Befehl.

Personal notes

Since the last 7 years, I've been actively involved with research that focuses on harnessing the computational power of Graphics Processing Units (GPUs) to understand biological phenomena.

For more than a year now, I've been working on Dockerizing CellModeller, which is my primary research software that I've been working with, to understand multicellularity and at the same time also contributing on its development as a software.

Even though the AMD GPU containerization process can be a bit tedious and tricky, I still liked the way it works without the need of an additional runtime package necessary for NVIDIA GPU containers.

For the entire endeavour, the following references were extremely helpful:

Congleton, N., 2020. Install OpenCL For The AMDGPU Open Source Drivers On Debian and Ubuntu . [online] LinuxConfig.org. Available at: https://linuxconfig.org/install-opencl-for-the-amdgpu-open-source-drivers-on-debian-and-ubuntu [Accessed June 23 2021].

My heartfelt thanks to all three authors!

There are so many applications out there on the accelerated computing domain that need OpenCL running on the backend for both GPU vendors. One good example is [email protected] and its specific GPU requirements.

Do let me know your thoughts about this intriguing adventure with OpenCL, GPUs, Linux and finally, Docker! If you have any feedback or suggestions, please let me know in the comment section below.


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