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转录组RNA-Seq如何使用docker+bioconda搭建分析环境

小编给大家分享一下转录组RNA-Seq如何使用docker+bioconda搭建分析环境,相信大部分人都还不怎么了解,因此分享这篇文章给大家参考一下,希望大家阅读完这篇文章后大有收获,下面让我们一起去了解一下吧!

发展壮大离不开广大客户长期以来的信赖与支持,我们将始终秉承“诚信为本、服务至上”的服务理念,坚持“二合一”的优良服务模式,真诚服务每家企业,认真做好每个细节,不断完善自我,成就企业,实现共赢。行业涉及成都宴会酒店设计等,在重庆网站建设网络营销推广、WAP手机网站、VI设计、软件开发等项目上具有丰富的设计经验。

基于docker构建环境

笔者使用docker的方式属于网上不推荐的方式,类似于虚拟机镜像。原因就是懒得去编写dockerfile,感觉太麻烦。

极速安装docker极速安装docker-compose

#从以下网址下载docker-compose,将docker-compose文件放在path变量目录下如:/usr/local/bin
https://github.com/docker/compose/releases

选择docker镜像并构建基础镜像

因为之前的Ubuntu16.04过于老旧,这里直接选择Ubuntu20.04的镜像

#拉取ubuntu20.04镜像
docker pull ubuntu:20.04

#获取docker镜像列表
docker images 或者 docker image ls

#确认docker镜像拉取完成之后,使用该镜像创建一个docker容器
docker run --name first -it ubuntu:20.04 /bin/bash

#运行完成之后进入容器中
root@80cb4d36be59#

#安装ssh等软件
root@80cb4d36be59# apt update && apt install openssh-server vim net-tools curl

#安装完成之后修改ssh配置文件,便于远程登录
root@80cb4d36be59# vim /etc/ssh/sshd_config

#修改如下几行并保存
Port 9020  #修改默认端口号(可选)
ListenAddress 0.0.0.0  #默认监听地址,所有地址
LoginGraceTime 2m      #允许用户登录耗时(可选)
PermitRootLogin yes    #允许root用户登录,docker默认用户是root用户

#修改默认root账户密码,便于ssh远程登录
root@80cb4d36be59# passwd root

#启动ssh服务
root@80cb4d36be59# service ssh start

# 获取容器ip地址,
root@b8080a125313:/# ifconfig
eth0: flags=4163  mtu 1500
        inet 172.17.0.2  netmask 255.255.0.0  broadcast 172.17.255.255
        ether 02:42:ac:11:00:02  txqueuelen 0  (Ethernet)
        RX packets 27095  bytes 55050990 (55.0 MB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 26785  bytes 2478368 (2.4 MB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

lo: flags=73  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 0  bytes 0 (0.0 B)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

#打开一个新的终端测试下连接
ssh root@172.17.0.2 -p9020

#如果可以连接上则第一步构建完成,我们commit创建自己的镜像,打开终端
docker commit first ubuntu20.04-ssh:1.00

第二阶段:安装bioconda构建基础生信镜像

  • 退出并删除之前运行的容器

    #退出之前的容器
    root@80cb4d36be59# exit
    #删除该容器
    docker rm first

  • 编写docker-compose.yml文件,并使用docker-compose启动容器

    version: "3"
    services:
      RNASeq:
        image: ubuntu20.04-ssh:1.00 #此处为我们之前提交的镜像名称
        container_name: rnaseq #运行容器名称
        volumes:
          - /media/sliver/Element1/data:/opt/data:rw  #外挂data目录,放置原始数据
          - /media/sliver/Manufacture/RNA-Seq/root:/root:rw #外挂root目录,bioconda安装位置,减小镜像体积
          - /media/sliver/Manufacture/RNA-Seq/ref:/opt/ref:rw #外挂reference目录
          - /media/sliver/Manufacture/RNA-Seq/result:/opt/result:rw #分析结果输出及中间文件目录
        ports:
          - "9020:9020"
        network_mode: "host" #此处直接使用host模式,默认为bridge模式都可以,host模式注意不能与服务器端口冲突
        environment:
          - TZ="Asia/Shanghai" #通过变量设置时区,否则系统时间错误
        command: service ssh start -D  #启动容器时启动ssh服务便于远程连接

  • 使用docker-compose.yml文件启动容器

    docker-compose.yml文件目录下运行docker-compose up启动容器
    并查看输出日志,看是否存在错误

  • 使用ssh登录镜像,并安装bioconda

    #这里使用127.0.0.1地址登录,每次容器重新运行ip地址172网段的会发生变动
    ssh root@127.0.0.1 -p9020
    
    #登录成功,安装bioconda
    curl -O https://repo.anaconda.com/miniconda/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh
    sh Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh
    
    #setup channels
    conda config --add channels defaults
    conda config --add channels bioconda
    conda config --add channels conda-forge

    #直接修改配置文件,添加清华源 vim ~/.condarc
    channels:
      - conda-forge
      - bioconda
      - defaults
    show_channel_urls: true
    default_channels:
      - https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/main
      - https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/r
    custom_channels:
      conda-forge: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
      msys2: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
      bioconda: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
      menpo: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud
      pytorch: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud

    # 使配置文件生效
    source ~/.bashrc
    
    #安装几个软件测试下
    conda install fastqc
    conda install multiqc
    conda install STAR
    conda install hisat2

  • 构建bioconda 第二阶段镜像

    #测试没有问题,打开一个新的终端提交镜像,第二阶段镜像后续可以用于各种生信环境
    docker commit rnaseq ubuntu20.04-bioconda

第三阶段,安装R、Bioconductor和RStudio-Server,构建用于RNA-Seq(转录组)的镜像

  • 安装R及Bioconductor

    #切换回刚才的容器内shell终端,安装R
    apt install r-base
    
    #安装完成之后查看版本
    R --version
    #得到输出如下:
    R version 3.6.3 (2020-02-29) -- "Holding the Windsock"
    Copyright (C) 2020 The R Foundation for Statistical Computing
    Platform: x86_64-pc-linux-gnu (64-bit)
    
    R is free software and comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
    You are welcome to redistribute it under the terms of the
    GNU General Public License versions 2 or 3.
    For more information about these matters see
    https://www.gnu.org/licenses/.
    
    #安装Bioconductor,终端中运行
    R
    #R环境提示符运行
    if (!requireNamespace("BiocManager", quietly = TRUE))
        install.packages("BiocManager")
    BiocManager::install()
    
    #安装完成之后我们测试下,安装两个R包
    BiocManager::install('edgeR')
    BiocManager::install("DESeq2")

  • 安装RStudio Server,为了远程部署和运行R

    #安装RStudio Server
    apt-get install gdebi-core
    wget https://download2.rstudio.org/server/bionic/amd64/rstudio-server-1.3.1093-amd64.deb
    gdebi rstudio-server-1.3.1093-amd64.deb
    
    #创建配置文件
    vi /etc/rstudio/rserver.conf
    #添加如下语句
    ###在两个配置文件中添加以下语句
    ##系统的R程序所在位置,如果个人目录下有利用anaconda安装R,可能会报错
    rsession-which-r=/usr/bin/R  
    www-port=8787 ### 通过ip的8787端口连接
    
    
    vi /etc/rstudio/rsession.conf
    #添加如下语句
    www-port=8787 ### 通过ip的8787端口连接
    
    #添加用户sliver,用于登录RStudio Server
    useradd sliver
    passwd  sliver
    
    #创建该用户home目录,否则登录成功,但是会报错 Unable to connect to service
    mkdir /home/sliver
    chown -R sliver /home/sliver
    
    #检查Rstudio-server是否能够运行并启动服务启动
    rstudio-server verify-installation
    rstudio-server start

  • 打开浏览器输入:http://127.0.0.1:8787

  • 使用之前创建的用户sliver及密码登录:

  • 说明配置成功。

提交镜像,并修改docker-compose.yml文件
  • 提交镜像,用于RNA-Seq转录组分析

    #打开一个新的终端运行
    docker commit rnaseq ubuntu20.04-rnaseq:1.00
    
    #将当前容器导出为文件
    docker export -o ubuntu_20.04_rnaseq.tar rnaseq
    
    #迁移镜像可以从文件导入至镜像
    docker import ubuntu_20.04_rnaseq.tar ubuntu20.04-rnaseq:1.00

  • 修改docker-compose.yml文件

    version: "3"
    services:
      RNASeq:
        image: ubuntu20.04-rnaseq:1.00
        container_name: rnaseq
        volumes:
          - /media/sliver/Element1/data:/opt/data:rw #挂载数据目录
          - /media/sliver/Manufacture/RNA-Seq/root:/root:rw #挂载root目录
          - /media/sliver/Manufacture/RNA-Seq/ref:/opt/ref:rw #挂载reference目录
          - /media/sliver/Manufacture/RNA-Seq/result:/opt/result:rw #挂载中间文件和结果目录
        ports:
          - "9020:9020"  # ssh连接端口
          - "8787:8787"  # RStudio Server Web访问端口
        network_mode: "host" #网络模式为host,注意端口与服务器端口不能冲突
        environment:
          - TZ="Asia/Shanghai" #设置时区,方式时间不对
        command: /bin/bash -c "rstudio-server start && service ssh start -D" #同时启动两个服务

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