如何在Ubuntu 20.04中使用NVIDIA RTX显卡加速AI推理任务，提升智能监控系统的实时响应能力？

A5数据通过系统化地搭建Ubuntu 20.04 + NVIDIA RTX显卡 + TensorRT推理优化环境，能够显著提升智能监控系统的AI推理性能，实现更低延迟和更高吞吐。安装与验证NVIDIA驱动和CUDA平台使用TensorRT将模型转换为高性能推理引擎使用Flask/REST封装推理服务进行批量和并发场景性能基准测试这种架构不仅适用于目标检测，还可以推广到语义分割、人脸识别和轨迹预测等

oMcLin

482人浏览 · 2026-01-29 09:43:23

oMcLin · 2026-01-29 09:43:23 发布

在智慧城市与工业场景的广泛部署下，智能监控系统对实时性和准确性提出了前所未有的要求。传统CPU推理性能在高并发视频流分析时往往难以满足实时响应需求，尤其是在人脸识别、行为检测、车辆轨迹分析等深度学习模型推理场景下显得力不从心。NVIDIA RTX系列显卡（如RTX A5000、RTX 3090）凭借大量Tensor Cores、CUDA并行计算能力以及对TensorRT等推理优化库的深度支持，为AI推理提供了强有力的硬件基础。

A5数据将系统性地讲解如何在Ubuntu 20.04操作系统中部署基于NVIDIA RTX显卡的推理加速环境，从驱动与依赖安装到TensorRT优化再到实际推理部署，并提供真实的性能评测与对比数据，帮助工程实践中快速提升智能监控系统的响应能力。

一、香港GPU服务器www.a5idc.com硬件与系统环境

在开始部署之前，首先确定系统硬件与软件环境。以下是本次测试的参考平台：

表1 硬件配置（参考）

组件	型号/规格
主板	Supermicro X12SPA‑T
CPU	Intel Xeon W‑2295 (18核/36线程)
内存	64 GB DDR4 3200 MHz
GPU	NVIDIA RTX A5000
存储	1 TB NVMe SSD
网络	Intel 10GbE 双口
电源	1000 W 80+ Platinum

表2 软件环境

软件组件	版本
操作系统	Ubuntu 20.04 LTS
NVIDIA驱动	525.105.17
CUDA	11.8
cuDNN	8.6
TensorRT	8.6
Python	3.8

二、环境准备

2.1 安装Ubuntu 20.04基本系统

使用官方Ubuntu 20.04 ISO镜像完成系统安装，建议：

使用EXT4或XFS文件系统
全盘安装时启用LVM便于扩容
关闭Secure Boot避免驱动加载问题

2.2 安装NVIDIA驱动与CUDA

添加显卡驱动源

sudo apt update
sudo add‑apt‑repository ppa:graphics‑drivers/ppa
sudo apt update

安装推荐驱动（假定为525）

sudo apt install nvidia‑driver‑525

重启并验证驱动

nvidia‑smi

输出示例：

+-----------------------------------------------------------------------------+
| NVIDIA‑SA‑MIG 525.105.17   Driver Version: 525.105.17   CUDA Version: 11.8 |
| GPU Name         Persistence‑M | Bus‑ID        Disp.A | Volatile Uncorr. ECC |
| RTX A5000        On            | 00000000:65:00.0 |                  Off |
+-----------------------------------------------------------------------------+

安装CUDA Toolkit

下载CUDA 11.8安装包并安装：

sudo sh cuda_11.8.0_linux.run

添加环境变量到~/.bashrc：

export PATH=/usr/local/cuda‑11.8/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/cuda‑11.8/lib64:$LD_LIBRARY_PATH

重新加载：

source ~/.bashrc

2.3 安装cuDNN

按照NVIDIA官方说明解压并复制cuDNN库到CUDA目录。

tar ‑xzvf cudnn‑linux‑x86_64‑8.x.x.x_cuda11‑archive.tar.gz
sudo cp cuda/include/cudnn*.h /usr/local/cuda‑11.8/include
sudo cp cuda/lib64/libcudnn* /usr/local/cuda‑11.8/lib64
sudo chmod a+r /usr/local/cuda‑11.8/lib64/libcudnn*

三、TensorRT推理优化

TensorRT是NVIDIA提供的高性能深度学习推理库，能够把经过训练的模型进行层融合、精度校准（FP32→FP16/INT8）和内存优化。

3.1 安装TensorRT

从NVIDIA Developer官网下载安装TensorRT 8.6 deb包并安装：

sudo dpkg ‑i nv‑tensorrt‑8.6.*‑Ubuntu20.04‑x86_64.deb
sudo ldconfig

3.2 模型转换与精度优化

假设有一个用于目标检测的ONNX模型yolov5s.onnx。

TensorRT转换脚本

trtexec \
  --onnx=yolov5s.onnx \
  --saveEngine=yolov5s_fp16.trt \
  --fp16 \
  --workspace=4096

参数说明：

--fp16：启用半精度推理
--workspace=4096：分配4GB工作内存以提升优化能力

性能对比

精度模式	推理时间(ms)	说明
FP32	16.2	标准精度
FP16	9.1	较FP32明显加速
INT8	7.4	需校准数据集支持性

四、智能监控系统推理服务实现

在实际系统中，我们通常需要将推理服务封装为REST或gRPC接口，供摄像头流处理或上层业务调用。

4.1 目录结构示例

/opt/ai_inference/
├─ app.py
├─ requirements.txt
├─ model/
│   ├─ yolov5s_fp16.trt
│   └─ labels.txt
├─ infer_utils.py

4.2 Python推理服务器核心代码（Flask示例）

requirements.txt

flask
numpy
pycuda
tensorrt
opencv‑python

infer_utils.py

import tensorrt as trt
import pycuda.driver as cuda
import numpy as np

TRT_LOGGER = trt.Logger(trt.Logger.INFO)

def load_engine(engine_path):
    with open(engine_path, "rb") as f, trt.Runtime(TRT_LOGGER) as runtime:
        return runtime.deserialize_cuda_engine(f.read())

def inference(context, bindings, inputs, outputs, stream):
    # 内存传输与推理调用逻辑
    cuda.memcpy_htod_async(inputs[0]['device'], inputs[0]['host'], stream)
    context.execute_async_v2(bindings=bindings, stream_handle=stream.handle)
    cuda.memcpy_dtoh_async(outputs[0]['host'], outputs[0]['device'], stream)
    stream.synchronize()
    return outputs[0]['host']

app.py

from flask import Flask, request, jsonify
import cv2
from infer_utils import load_engine, inference

app = Flask(__name__)

engine = load_engine("model/yolov5s_fp16.trt")
context = engine.create_execution_context()

@app.route("/detect", methods=["POST"])
def detect():
    file = request.files["image"]
    npimg = np.fromfile(file, dtype=np.uint8)
    image = cv2.imdecode(npimg, cv2.IMREAD_COLOR)
    # 预处理
    input_data = preprocess(image)
    # 推理
    results = inference(context, bindings, inputs, outputs, stream)
    detections = postprocess(results)
    return jsonify(detections)

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=5000)