mpgagebioinformatics/bioinformatics_software

生物信息学软件镜像文档

镜像概述

本镜像包含马克斯·普朗克衰老生物学研究所生物信息学核心设施常用的多款流行软件。软件版本通过Environment Modules进行管理，除标准生物信息学工具外，还预装了Jupyter和RStudio服务器。Jupyter环境已配置Python 2、Python 3和R内核，可直接使用。

项目GitHub仓库：https://github.com/mpg-age-bioinformatics/software_docker

核心功能与特性

• 丰富工具集：集成多种生物信息学分析工具（如samtools、bwa、GATK等）
• 版本管理：通过Environment Modules系统灵活管理软件版本
• 交互式分析：内置Jupyter和RStudio服务器，支持多语言交互式数据分析
• 多内核支持：Jupyter默认配置Python 2、Python 3和R内核
• 数据持久化：支持本地目录映射至容器home目录，确保数据持久化

使用场景

• 生物信息学数据处理与分析
• 高通量测序数据（NGS）分析
• 交互式数据分析与可视化（Jupyter/RStudio）
• 多版本软件测试与兼容性验证

使用方法

准备工作

创建本地目录用于映射容器用户home目录：

bash
mkdir -p ~/bioinf-container

启动容器

最新版本镜像

bash
sudo docker run -d -p 8787:8787 -p 8888:8888 \
-v ~/bioinf-container:/home/mpiage --name bioinf-container \
-it mpgagebioinformatics/bioinformatics_software:latest

特定版本镜像

bash
sudo docker run -d -p 8787:8787 -p 8888:8888 \
-v ~/bioinf-container:/home/mpiage --name bioinf-container \
-it mpgagebioinformatics/bioinformatics_software:<tag>

连接容器

bash
sudo docker exec -i -t bioinf-container /bin/bash

停止容器

bash
sudo docker stop bioinf-container

Jupyter使用

1. 连接运行中的容器后，加载并启动Jupyter：

bash
module load jupyterhub
jupyter notebook --ip=0.0.0.0

2. 终端会显示访问URL，复制至本地浏览器（推荐Chrome）打开

3. Ruby内核配置（首次使用需执行）：

bash
module load jupyterhub
iruby notebook

RStudio-server使用

1. 连接运行中的容器后，加载并启动RStudio服务器：

bash
module load rlang
sudo rstudio-server start

2. 在本地浏览器访问：http://localhost:8787

3. 停止RStudio服务器：

bash
sudo rstudio-server stop

X转发配置（Mac系统）

1. 安装依赖工具：

bash
brew install socat
brew install xquartz

2. 启动XQuartz并配置：

bash
open -a Xquartz

在XQuartz偏好设置 > 安全性中，勾选"允许网络客户端连接"

3. 获取本地IP并启动socat：

bash
IP=$(ifconfig en0 | grep inet | awk '{ print $2 }')
socat TCP-LISTEN:6000,reuseaddr,fork UNIX-CLIENT:\"$DISPLAY\"

4. 带X转发启动容器：

bash
IP=$(ifconfig en0 | grep inet | awk '{ print $2 }') && \
socat TCP-LISTEN:6000,reuseaddr,fork UNIX-CLIENT:\"$DISPLAY\" & \
docker run -d -e DISPLAY=${IP}:0 -p 8787:8787 -p 8888:8888 \
-v ~/bioinf-container:/home/mpiage --name bioinf-container \
-it mpgagebioinformatics/bioinformatics_software:latest

用户账户信息

• 用户名：mpiage
• 密码：bioinf

注意：仅容器内的home目录会映射至本地主机，未存放在home目录的文件在容器删除后将丢失。

Environment Modules使用

Environment Modules是一个集中式软件管理系统，可加载指定版本软件并自动配置环境变量（如LD_LIBRARY_PATH）。

常用命令

• 查看可用模块：

  bash
  module avail
  

• 查看模块描述（如samtools）：

  bash
  module whatis samtools
  

• 查看模块环境变量变化：

  bash
  module show samtools
  

• 加载默认版本软件：

  bash
  module load samtools
  

• 加载特定版本软件：

  bash
  module load samtools/1.2.1
  

• 列出已加载模块：

  bash
  module list
  

• 卸载模块：

  bash
  module unload samtools
  

• 卸载所有模块：

  bash
  module purge
  

版本标签说明

所有镜像遵循以下标签结构：<major release>.<changed system package>.<changed software module>

示例（v3.0.0版本模块列表）

container:~$ module avail
------------------------------- /modules/modulefiles/bioinformatics -------------------------------
bamutil/1.0.14(default)        hisat/2.1.0(default)      samtools/0.1.19            
bcl2fastq/2.20.0.422(default)  homer/4.11.0(default)     samtools/1.9.0(default)    
bedtools/2.29.0(default)       igor/1.3.0(default)       segemehl/0.2.0(default)    
blast/2.9.0(default)           igrec/3.1.1(default)      seqtk/1.3.0(default)       
bowtie/1.2.3                   iseerna/1.2.2(default)    skewer/0.2.2(default)      
bowtie/2.3.5(default)          kallisto/0.46.1(default)  snpeff/4.3.t(default)      
bwa/0.7.17(default)            kenttools/390(default)    spades/3.11.1(default)     
bwtool/face601(default)        lofreq/2.1.3(default)     sratoolkit/2.9.6(default)  
cufflinks/2.2.1(default)       meme/5.1.0(default)       star/2.7.3a(default)       
cytoscape/3.7.2(default)       methpipe/3.4.3(default)   stringtie/2.0.4(default)   
emboss/6.6.0(default)          mitools/1.5.0(default)    subread/2.0.0(default)     
epiteome/1.0.0(default)        ngsutils/0.5.9(default)   tophat/2.1.1(default)      
expat/2.2.9(default)           picard/2.21.4(default)    trimmomatic/0.39(default)  
fastqc/0.11.8(default)         primer3/2.5.0(default)    vcftools/0.1.16(default)   
flexbar/3.5.0(default)         quast/5.0.2(default)      vdjtools/1.2.1(default)    
gatk/4.1.4(default)            rsem/1.3.1(default)       walt/1.1.0(default)        

---------------------------------- /modules/modulefiles/general -----------------------------------
jdk/13.0.1(default)   jupyterhub/1.0.0(default)  python/2.7.16(default)  rlang/3.6.1(default)  
jre/8.0.231(default)  perl/5.28.1(default)       python/3.8.0            

------------------------------------ /modules/modulefiles/libs ------------------------------------
bzip2/1.0.8(default)  imagemagick/7.0.9-7(default)  xz/5.2.4(default)  
gsl/2.6.0(default)    openblas/0.3.7(default)       

Shifter/Singularity配置

Shifter和Singularity用户需在主机~/.bashrc中添加以下内容：

bash
if [[ -e /home/mpiage/.bashrc ]]; then module purge; unset PYTHONHOME PYTHONUSERBASE PYTHONPATH; source /home/mpiage/.bashrc; fi

贡献指南

步骤

1. 克隆仓库：

   bash
   git clone https://github.com/mpg-age-bioinformatics/software_docker.git
   

2. 创建新版本文件夹（需符合版本标签说明）：

   bash
   cd software_docker
   mkdir v1.0.1
   cd v1.0.1
   touch Dockerfile
   

3. 编写Dockerfile：确保FROM指令使用最新可用版本，并参考之前版本的Dockerfile示例

4. 构建镜像：

   bash
   sudo docker build .
   

5. 测试镜像：

   bash
   mkdir -p ~/bioinf-container
   
   sudo docker run -d -p 8787:8787 -p 8888:8888 \
   -v ~/bioinf-container:/home/mpiage --name bioinf-container \
   -it <image tag>
   
   sudo docker exec -i -t bioinf-container /bin/bash
   

6. 推送更改至GitHub仓库

依赖安装说明

• Python和Perl模块应由用户使用--user选项安装
• 模块环境中软件安装所需的依赖应安装在软件包内部，例如：

  bash
  echo "setenv PYTHONUSERBASE $SOFT/package/1.0.0/lib/python2.7" >> $MODF/bioinformatics/quast/4.6.0 && \
  echo "prepend-path PERL5LIB $SOFT/package/1.0.0/lib/perl5" >> $MODF/bioinformatics/quast/4.6.0