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深度学习环境配置:PyTorch、CUDA和Python版本选择

news 2025/7/9 19:04:28

前言

在深度学习的世界里，选择合适的工具版本是项目成功的关键。CUDA、PyTorch和Python作为深度学习的三大支柱，它们的版本匹配问题不容忽视。错误的版本组合可能导致兼容性问题、性能下降甚至项目失败。因此，深入理解这三个组件之间的版本对应关系，是每一个深度学习开发者必须掌握的技能。

一、核心组件架构

硬件层-软件层关系图

此图转载于：【一文搞懂—防止踩坑】深度学习环境配置:CUDA、cuDNN、算力和 PyTorch 版本选择、详细教程案例(仔细阅读，建议收藏)_cuda版本和pytorch版本-CSDN博客

组件定义

名称	作用	备注	版本检查命令
显卡驱动 (GPU Driver)	显卡驱动在计算机中起着桥梁的作用，将操作系统和显卡连接起来，确保它们能够有效地协同工作，提供高性能的图形处理能力。	没有显卡驱动，GPU就是一个摆设，调用不起来。先装好驱动，电脑就能使用GPU，但是深度学习搞不定	nvidia-smi
CUDA	NVIDIA 提供的并行计算平台，CUDA提供了一套编程接口和工具，用于加速 GPU 运算（PyTorch/TensorFlow依赖它）	需搭配 NVIDIA 显卡使用，非 NVIDIA 显卡无法安装	nvcc --version
PyTorch	基于 Python 的深度学习框架，支持 GPU 加速（依赖 CUDA）	有 CPU 和 GPU（CUDA）两个版本，安装时需选择对应版本	torch.__version__
Python	编程语言，PyTorch 等深度学习框架基于 Python 编写	建议使用 Python 3.8-3.10（与 PyTorch 兼容性较好）	python --version

二、版本匹配矩阵

可以通过下面链接找到适合自己的版本：

https://pytorch.org/get-started/previous-versions/https://pytorch.org/get-started/previous-versions/

常见的Python和PyTorch版本对应关系

（2025年7月更新）

PyTorch 版本	支持的 Python 版本	适用场景
2.7.x	3.10–3.13	最新 GPU（需 CUDA 12.8+）
2.6.x	3.9–3.12	平衡稳定性与新特性（CUDA 12.6）
2.5.x	3.9–3.12	兼容旧 GPU（CUDA 11.8/12.1）
2.4.x (2024)	3.10–3.12	需 CUDA 12.1/12.4
2.3.x (2024)	3.10–3.11	最后支持 CUDA 11.8 的版本之一
2.2.x (2023)	3.8–3.11	长期支持（LTS）版本
2.1.x (2023)	3.8–3.10	兼容旧代码库
2.0.x (2022)	3.8–3.10	首个稳定版 2.0 系列
1.13.x (2022)	3.7–3.10	旧项目维护（已停止更新）

常见的Torch、CUDA和Python版本的对应关系

（2025年7月更新）

PyTorch 版本	Python 支持	CUDA 版本	适用场景	安装命令（GPU）
2.7.1	3.10–3.13	12.8	NVIDIA 50/40系显卡（RTX 5090/4080）	`pip install torch torchvision torchaudio --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu128`
2.6.0	3.9–3.12	12.6	NVIDIA 30系显卡（RTX 3090/3080）	`conda install pytorch==2.6.0 torchvision torchaudio pytorch-cuda=12.6 -c pytorch -c nvidia`
2.5.1	3.9–3.12	11.8 / 12.1	旧设备兼容（GTX 16/10系）	`pip install torch==2.5.1 torchvision==0.20.1 torchaudio==2.5.1 --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu118`

三、安装教程

步骤 1：安装 CUDA

确认显卡支持：
运行 nvidia-smi（Windows/Linux 命令），查看显卡型号和支持的 CUDA 版本（右上角显示，如 CUDA 12.2）。
（如果没有 NVIDIA 显卡，则只能安装 PyTorch 的 CPU 版本。）

# 步骤1：驱动验证
nvidia-smi  # 确认驱动版本≥535.86.10（CUDA12.8要求）

下载 CUDA Toolkit
访问 NVIDIA CUDA 官网，选择与显卡驱动兼容的版本（如 12.1）。
- 注意：PyTorch 通常对 CUDA 版本有明确要求，需参考 PyTorch 官网的推荐版本。
安装 CUDA
按官方指引安装，完成后验证：

nvcc --version  # 查看 CUDA 编译器版本

步骤 2：安装 Python（Conda环境）

推荐方式：使用 Miniconda/Anaconda 管理 Python 环境。

# 步骤2：Conda环境
conda create -n pytorch_env python=3.9  # 创建虚拟环境
conda activate pytorch_env              # 激活环境

步骤 3：安装 PyTorch

通过 PyTorch 官网命令安装：

访问 PyTorch 官网，选择对应 CUDA 版本的安装命令（如 CUDA 11.8）：

# 示例（CUDA 11.8）
pip install torch torchvision torchaudio --index-url 
https://download.pytorch.org/whl/cu118

无 GPU---使用 CPU 版本：

pip install torch torchvision torchaudio --index-urlhttps://download.pytorch.org/whl/cpu

验证安装

import torch
print(torch.__version__)          # 查看 PyTorch 版本
print(torch.cuda.is_available())  # 检查 CUDA 是否可用（应返回 True）

三、如何多版本隔离？

Conda 的虚拟环境是完全隔离的，包括：
- Python 版本
- 第三方库（如 PyTorch、TensorFlow）
- CUDA 工具包（通过 cudatoolkit 包）
每个环境的 cudatoolkit 仅在该环境中生效，不会影响系统全局的 CUDA 或其他环境。

具体操作方法

示例：创建两个环境，分别使用 CUDA 11.3 和 CUDA 11.8

# 环境1：CUDA 11.3 + PyTorch 1.12
conda create -n pytorch_1.12 python=3.8
conda activate pytorch_1.12
conda install pytorch==1.12.1 torchvision==0.13.1 torchaudio==0.12.1 cudatoolkit=11.3 -c pytorch# 环境2：CUDA 11.8 + PyTorch 2.0
conda create -n pytorch_2.0 python=3.9
conda activate pytorch_2.0
conda install pytorch==2.0.1 torchvision==0.15.2 torchaudio==2.0.2 cudatoolkit=11.8 -c pytorch

验证环境隔离

# 切换到环境1
conda activate pytorch_1.12
python -c "import torch; print(torch.version.cuda)"  # 应输出 11.3# 切换到环境2
conda activate pytorch_2.0
python -c "import torch; print(torch.version.cuda)"  # 应输出 11.8

四、如何判断 PyTorch 是 GPU 版本还是 CPU 版本？

判断当前 Python 环境（如 Conda 虚拟环境）安装的 PyTorch 是 GPU 版本 还是 CPU 版本

方法 1：使用 PyTorch 内置函数

在 Python 中运行以下代码：

import torch# 检查 PyTorch 是否支持 CUDA（即是否为 GPU 版本）
print(torch.cuda.is_available())  # 返回 True 表示是 GPU 版本，False 表示 CPU 版本# 查看当前 PyTorch 使用的设备类型
device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu")
print(f"PyTorch is running on: {device}")# 查看 CUDA 版本（如果是 GPU 版本）
if torch.cuda.is_available():print(f"CUDA Version: {torch.version.cuda}")  # 输出 CUDA 版本号
else:print("CUDA is not available (CPU version)")

输出示例

GPU 版本：

True
PyTorch is running on: cuda
CUDA Version: 11.8

CPU 版本：

False
PyTorch is running on: cpu
CUDA is not available (CPU version)

方法 2：检查 PyTorch 安装包信息

通过 pip 或 conda 查看已安装的 PyTorch 包名称：

使用 pip

pip show torch

GPU 版本：包名称会包含 +cuXXX（如 torch==2.0.1+cu118）。
CPU 版本：包名称无 CUDA 后缀（如 torch==2.0.1）。

使用 conda

conda list | grep torch

GPU 版本：依赖项中会显示 dcuatoolkit=XX.X。
CPU 版本：依赖项中会显示 cpuonly。

五、常见问题排查

`1、torch.cuda.is_available()` 返回 False？

可能原因：

驱动过旧或未安装与 PyTorch 匹配的 cudatoolkit（通过 Conda 安装时需指定版本）。
显卡驱动不支持当前 CUDA 版本（通过 nvidia-smi 检查驱动版本）。
PyTorch 安装的是 CPU 版本（如通过 pip install torch --cpu）。

解决：

# 重新安装匹配版本（以 CUDA 11.8 为例）
pip uninstall torch torchvision torchaudio
pip install torch==2.5.1+cu118 torchvision==0.20.1+cu118 torchaudio==2.5.1 --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu118

2、安装时提示 `Could not find a version that satisfies the requirement`

原因：Python 版本不兼容。

解决：创建符合要求的 Python 环境：

conda create -n pytorch_env python=3.10  # PyTorch 2.6+ 推荐 Python 3.10

3、如何从 CPU 版本切换到 GPU 版本？

卸载后重新安装 GPU 版本：

pip uninstall torch torchvision torchaudio
pip install torch torchvision torchaudio --index-urlhttps://download.pytorch.org/whl/cu118  # 替换为所需 CUDA 版本

或通过 Conda：

conda install pytorch torchvision torchaudio cudatoolkit=11.8 -c pytorch

六、小结

驱动版本是上限：运行 nvidia-smi 查看显卡驱动支持的 最高 CUDA 版本（如 Driver 535.86.10 支持 CUDA ≤12.8）。PyTorch 的 CUDA 版本必须 ≤ 驱动支持的版本（例如驱动支持 12.9 可安装 PyTorch CUDA 12.8）。
可以隔离不同 CUDA 版本：每个 Conda 环境通过 cudatoolkit 管理独立的 CUDA 运行时。
优先使用 Conda 安装：避免手动处理 CUDA 环境变量和路径冲突。