PyCUDAのビルドエラー対処備忘録

PyCUDAの環境構築後,ビルドエラーに悩まされるので対処法を備忘録メモとして残しておこうと思います。

# 環境情報
* OS: Ubuntu20.04 LTS
* GPU: NVIDIA RTX2080 SUPER
* CUDA: 10.1
* Python: 3.8
* PyCUDA: 2020.1

# エラーの内容
GPU上に行列を作ろうとする(内部でソースビルド処理)時にエラーが発生します。これはgcc, g++のバージョン(C,C++のコンパイラ)のバージョンに起因します。Ubuntu20.04ではgcc, g++のバージョン9がデフォルトですが，PyCUDAではGCC8までしか対応していません。故にダウングレードが必要です。

```bash
CompileError: nvcc preprocessing of /tmp/tmpu7gbjsl2.cu failed
[command: nvcc --preprocess -arch sm_75 -I/opt/conda/lib/python3.8/site-packages/pycuda/cuda /tmp/tmpu7gbjsl2.cu --compiler-options -P]
[stderr:
b'In file included from /usr/local/cuda-10.1/bin/../targets/x86_64-linux/include/cuda_runtime.h:83,\n                 from <command-line>:\n/usr/local/cuda-10.1/bin/../targets/x86_64-linux/include/crt/host_config.h:129:2: error: #error -- unsupported GNU version! gcc versions later than 8 are not supported!\n  129 | #error -- unsupported GNU version! gcc versions later than 8 are not supported!\n      |  ^~~~~\n']
```

# gcc,g++のバージョンの確認
gcc, g++のバージョンを確認します。gcc, g++共に`バージョン9`がデフォルトであることが分かります。

```bash
$ gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9/lto-wrapper
OFFLOAD_TARGET_NAMES=nvptx-none:hsa
OFFLOAD_TARGET_DEFAULT=1
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-9/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,go,brig,d,fortran,objc,obj-c++,gm2 --prefix=/usr --with-gcc-major-version-only --program-suffix=-9 --program-prefix=x86_64-linux-gnu- --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-vtable-verify --enable-plugin --enable-default-pie --with-system-zlib --with-target-system-zlib=auto --enable-objc-gc=auto --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --enable-multilib --with-tune=generic --enable-offload-targets=nvptx-none=/build/gcc-9-HskZEa/gcc-9-9.3.0/debian/tmp-nvptx/usr,hsa --without-cuda-driver --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 9.3.0 (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04)

$ ll /usr/bin/gcc
lrwxrwxrwx 1 root root 14 Nov 23 05:53 /usr/bin/gcc -> /usr/bin/gcc-9*

$ g++ -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=g++
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/9/lto-wrapper
OFFLOAD_TARGET_NAMES=nvptx-none:hsa
OFFLOAD_TARGET_DEFAULT=1
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-9/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,go,brig,d,fortran,objc,obj-c++,gm2 --prefix=/usr --with-gcc-major-version-only --program-suffix=-9 --program-prefix=x86_64-linux-gnu- --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-vtable-verify --enable-plugin --enable-default-pie --with-system-zlib --with-target-system-zlib=auto --enable-objc-gc=auto --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --enable-multilib --with-tune=generic --enable-offload-targets=nvptx-none=/build/gcc-9-HskZEa/gcc-9-9.3.0/debian/tmp-nvptx/usr,hsa --without-cuda-driver --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 9.3.0 (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04)

$ ll /usr/bin/g++
lrwxrwxrwx 1 root root 14 Nov 23 05:54 /usr/bin/g++ -> /usr/bin/g++-9*
```

# ダウングレードの実施
## gcc8, g++8のインストール
パッケージマネージャーの`apt`を用いて`gcc-8`, `g++-8`をインストールします。

```bash
sudo apt install -y gcc-8 g++-8
```

## シンボリックリンクの作成
`gcc`, `g++`のデフォルトのバージョンが8になる様にシンボリックリンクを作成します。

```bash
sudo ln -fs /usr/bin/gcc-8 /usr/bin/gcc
```

```
sudo ln -fs /usr/bin/g++-8 /usr/bin/gcc
```

# まとめ
以上の方法でビルドエラーは発生しなくなります。PyCUDAは他にもCUDA10.1までにしか対応していないなど環境構築に厄介な条件をクリアしないと使えないことがしばしば有ります。今後改善されることを願いたい(コントリビュートも検討)ものです。記念すべき50報目の記事がエラー対処の記事になりました。2020年は投稿50報目達成を目標にやってきましたが，想定とは違う形で達成となりました。2021年も引き続き毎月1報以上を目標にやっていきたいと思います。

# Reference
* [Error trying to exec 'cc1plus': execvp: No such file or directory](https://qiita.com/kai0706/items/d6ca791e9815d61d5132)
* [シンボリックリンクの貼り方](https://qiita.com/tamorieeeen/items/94c9eac62093f039dab6)