生信人员与IT人员如何联动合作?

文摘   2024-10-16 08:35   美国  

生信人员基本都是半路出家的野路子,大多没有系统学习过IT知识,只是在终端运行一些简单命令。而IT人员往往不懂生物、不懂统计、也不懂生信,因此要开发生物领域的系统和平台往往需要双方通力合作完成。

假设问题

假设你是生信人员,有一个命令行是:vcftools --vcf input.vcf --max-missing 0.8 --maf 0.05 --min-alleles 2 --max-alleles 2 --recode --recode-INFO-all --out  output,该如何优雅地用web框架,如fastAPI、flask等写成接口供IT调用?

步骤

以fastAPI为例,要将你的命令行工具 vcftools 封装成 FastAPI 的接口,需要做以下几步:

  1. 创建一个 FastAPI 应用。
  2. 定义一个 Pydantic 模型来接收请求数据。
  3. 创建一个端点来处理请求,并在后端调用 vcftools 命令。
  4. 处理命令的输出,并将其返回给客户端。

以下是一个简单的示例代码:

from fastapi import FastAPI, HTTPException
from pydantic import BaseModel
import subprocess
import os
import shutil

app = FastAPI()

class VcftoolsInput(BaseModel):
    max_missing: float
    maf: float
    min_alleles: int
    max_alleles: int

@app.post("/analyze")
def analyze(input_data: VcftoolsInput):
    # 准备命令行参数
    vcf_file = "input.vcf"
    output_prefix = "output"
    
    # 构建命令行
    command = [
        "vcftools",
        "--vcf", vcf_file,
        "--max-missing", str(input_data.max_missing),
        "--maf", str(input_data.maf),
        "--min-alleles", str(input_data.min_alleles),
        "--max-alleles", str(input_data.max_alleles),
        "--recode",
        "--recode-INFO-all",
        "--out", output_prefix
    ]
    
    try:
        # 调用命令行工具
        result = subprocess.run(command, check=True, stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, text=True)
        
        # 处理输出文件
        output_vcf = f"{output_prefix}.recode.vcf"
        output_log = f"{output_prefix}.log"
        
        # 读取输出文件内容
        with open(output_vcf, 'r'as f:
            vcf_content = f.read()
        
        with open(output_log, 'r'as f:
            log_content = f.read()
        
        # 删除临时文件
        os.remove(output_vcf)
        os.remove(output_log)
        
        # 返回结果
        return {
            "vcf_content": vcf_content,
            "log": log_content
        }
    except subprocess.CalledProcessError as e:
        # 如果命令执行失败,返回错误信息
        raise HTTPException(status_code=500, detail=e.stderr)

# 启动FastAPI应用
if __name__ == "__main__":
    import uvicorn
    uvicorn.run(app, host="0.0.0.0", port=8000)

在这个示例中:

  • 我们定义了一个 VcftoolsInput 类来接收输入参数。
  • /analyze 端点接收这些参数,并构建 vcftools 命令行。
  • 使用 subprocess.run 来执行命令行工具,并捕获输出。
  • 读取输出文件的内容,并将其作为响应返回。
  • 如果命令执行失败,捕获异常并返回错误信息。

请注意,这个示例假设 vcftools 已经安装在服务器上,并且服务器有权限执行它。此外,这个示例没有处理上传VCF文件的逻辑,你需要根据实际情况添加文件上传的处理。

要运行这个 FastAPI 应用,你可以使用以下命令:

uvicorn your_script_name:app --reload

your_script_name 替换为你的 Python 脚本文件名。

最后,确保你的 IT 团队知道如何调用这个 API,包括端点的 URL、需要的请求体格式以及如何处理响应。

在 FastAPI 接口中添加文件上传功能

要在 FastAPI 接口中添加文件上传功能,你可以使用 UploadFile 类型来接收上传的文件。以下是一个简单的示例,展示了如何创建一个文件上传的端点:

from fastapi import FastAPI, UploadFile, File
from typing import List

app = FastAPI()

@app.post("/upload-vcf/")
async def upload_vcf(file: UploadFile = File(...)):
    # 保存文件到临时文件
    with open(f"./temp_{file.filename}""wb"as buffer:
        shutil.copyfileobj(file.file, buffer)
    
    # 这里可以添加你的文件处理逻辑,例如调用 vcftools
    command = [
        "vcftools",
        "--vcf"f"./temp_{file.filename}",
        "--max-missing""0.8",
        "--maf""0.05",
        "--min-alleles""2",
        "--max-alleles""2",
        "--recode",
        "--recode-INFO-all",
        "--out""output"
    ]
    result = subprocess.run(command, capture_output=True, text=True)
    if result.stderr:
        return {"error": result.stderr}
    
    # 读取输出文件内容
    with open(f"./output.recode.vcf"'r'as f:
        vcf_content = f.read()
    
    # 读取日志文件内容
    with open(f"./output.log"'r'as f:
        log_content = f.read()
    
    # 删除临时文件和输出文件
    os.remove(f"./temp_{file.filename}")
    os.remove(f"./output.recode.vcf")
    os.remove(f"./output.log")
    
    # 返回结果
    return {
        "vcf_content": vcf_content,
        "log": log_content
    }

在这个例子中,我们定义了一个端点 /upload-vcf/,它接受一个上传的 VCF 文件。文件被保存到服务器的临时文件中,然后使用 vcftools 命令行工具进行分析。分析完成后,输出文件的内容被读取并返回给客户端。

请注意,你需要确保服务器上安装了 vcftools,并且 Python 进程有足够的权限来执行它。此外,你可能需要根据你的具体需求调整命令行参数和文件处理逻辑。

这个示例展示了如何使用 FastAPI 处理文件上传和命令行工具调用。你可以根据你的具体需求进行调整和扩展。


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