caffe的总体流程是怎样的？

我很想详细讲一下的，然而自己才疏学浅，学艺不精，只能大概讲讲，就当抛砖引玉了(⊙v⊙)
 
很多人建议caffe从四个层次来理解：Blob、Layer、Net、Solver，和题主的问题还挺match的
 
1.Blob
Blob是caffe基本的数据结构，用四维矩阵 Batch×Channel×Height×Weight表示，存储了网络的神经元激活值和网络参数，以及相应的梯度（激活值的残差和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
Layer代表了神经网络中各种各样的层，组合成一个网络。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。当然对于我这种喜欢偷懒的童鞋一般学习的时候最喜欢看各种层的Backward函数了，最好是对着公式边推导边看，可以有更直观的理解。
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。。（各种变量好多好晕，但愿我说清楚了。。）
哦对了，凡是能在GPU上运算的层都会有名字相同的cpp和cu两个文件，cu文件中运算时基本都调用了cuda核函数，可以在math_function.cu中查看。
 
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 decay加上什么的，②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什么的。
 
综上，为了把整个过程串起来，可以从tools/caffe这个我们最常用的函数入手，训练一个网络然后跟着数据的流动方向看看一个网络是怎么更新的，然后找自己比较感兴趣的地方细看。我本人主要看各种Layer的实现比较多，对其余的部分理解也有限，希望可以一起讨论~
 
（针对最近大大们头疼的侵权问题，在这里弱弱的加一句：本内容为本人原创，仅授权给CaffeCN使用，如需转载须注明转载来源。(⊙v⊙)）

21天实战caffe里面的一段很形象的描述：

Caffe的万丈高楼（Net）是按照我们的设计图纸（prototxt），用Blob这些砖块筑成一层层（Layer）楼房，最后通过SGD方法（Solver）进行先简装修（Train）、后精装修（Finetune）实现的。最后通过（Test）验收。

有助于理解。

上个星期粗浅的调试了caffe的程序，我从程序的角度理解，主要是根据train函数的内部流程。
首先是初始化的过程：train函数先生成solver类的对象，solver对象中有net类的内部变量，所以solver对象生成的同时生成了net类对象，solver对象是根据train函数中传入的prototxt文件来初始化的。
同理net类对象里有一个layer类的vector容器，里面实际将会装进各个不同的层，net类对象会通过传入solver类对象的初始化量来找到xxx.prototxt这样的层描述文件中的内容，来初始化这个layer类的vector容器。
然后训练的过程：train函数执行solver的solve函数，solve函数会根据设定的参数循环调用net类的forwardbackward函数，net类的forforward和backward函数主要负责控制前向和反相的顺序，按照顺序调用不同的layer前向和反向的函数，而layer类中的forward和backward函数负责不同层实现的细节。

关键是构建网络和调参难，这方面的资料基本都没有，全靠自己领悟呀。。。。

研究了一段时间caffe的数据读入部分，请参考：
    主线程在Nat Init的时候执行各个layer的setup函数，执行第一个数据层的setup函数时，开启一个县城InternalThread，此线程从LMDB中读取数据。
    数据线程和主县城之间的通信采用两个不定向数组来实现线程安全。
    主线程申请4个（默认）batch空间，将batch指针push到prefetch_free_数组，然后在数据线程，逐个从prefetch_free_中pop出来，调用load_batch，从lmdb中读取数据填充至该batch，然后将该batch push到prefetch_full_数组；直至prefetch_free_数组中元素为空时，交出CPU，阻塞等待。
    主线程的循环迭代时，每次迭代循环执行每个layer的forward，把载有数据的batch从perfetch_full_中pop出来，然后开始执行forward计算。
    把数据这块看懂了，整个caffe的线程框架就明白了。

写的很好，新手可以了解一个轮廓