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发表于 2021-12-8 20:50:48
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本帖最后由 生信喵 于 2021-12-12 20:29 编辑
背景
编译(compilation , compile) ，利用编译程序从源语言编写的源程序产生目标程序的过程。编译就是把高级语言变成计算机可以识别的 2 进制语言，计算机只认识 1 和 0，编译程序把人们熟悉的语言换成 2 进制的。
1 解释语言与编译语言
生物信息软件作者使用多种类型的程序语言，例如 C，C++,python，java，python，R 等，这些语言都高级程序语言，各有优缺点。计算机最终都需要将其转换为二进制才能执行。那么转换成二进制的过程分为编译型和解释型。
1.1 编译型与解释型
➢ 编译型语言代表有：C 语言，C++、Object-C 等；通常都会对源代码进行编译，生成可以执行的二进制代码，执行的是编译后的结果
➢ 解释型语言代表有：JavaScript、Python、Erlang、PHP、Perl、Ruby 等；通常不用对源代码进行编译，一般是通过解释器载入脚本后运行。由于每个语句都是执行的时候才进行解释翻译，这样解释性语言每次执行就要翻译一次，效率相对要低。
➢ Java 具有编译与解释两种特性：既可以将其源代码当作脚本执行，也可以进行编译成.class 代码（字节码）载入运行。
1.2 编译型与解释型的区别
编译型语言的是将源代码编译成二进制代码之后才能运行，因此执行效率更高，可已移植性更好。例如有些 C 语言编写的程序，直接将编译好的软件拷贝到新的设备上就可以直接运行。但是，编译型语言每次都得编译之后才能运行，在编写程序时，不容易测试。解释型语言的优点是不需要编译就可以直接运行，方便查看源代码。而且有良好的平台兼容性，在任何环境中都可以运行，可以快速部署，不用停机维护。但是解释型语言移植到新设备上同时需要编译器。例如python程序只有设备上安装了python程序才能解释执行。另外，由于每次运行的时候都要解释一遍，性能上不如编译型语言。
2 README 文件
一般软件安装包内，除了包含各种源代码文件，还包括测试数据，软件说明，以及 README文件。文件名可以为 README，readme.md，readme.txt，INSTALL.txt ，INSTALL 等。可以直接使用 less 命令查看。readme 文件会对软件进行详细的介绍，包括软件说明，安装方法，使用案例，联系方式等内容，主要看安装方法部分。
- 安装 R 语言依赖
- yum install -y --skip-broken zlib java gcc-gfortran gcc gcc-c++ readline-devel
- libXt-devel bzip2-devel.x86_64 bzip2-libs.x86_64 xz-devel.x86_64 pcre-devel.x
- 86_64 libcurl-devel.x86_64
- 下载
- wget https://cloud.r-project.org/src/base/R-4/R-4.1.1.tar.gz
- tar -zxvf R-4.1.1.tar.gz -C ~/biosoft
- cd ~/biosoft/ R-4.1.1
- As you are reading this file, you have unpacked the R sources and are
- presumably in the top directory. Issue the following commands:
- ./configure
- make
- (If your make is not called `make', set the environment variable MAKE to
- its name, and use that name throughout these instructions.)
- This will take a while, giving you time to read `R-admin.html'.
- Then check the built system worked correctly, by
- make check
- and make the manuals by either or both of
- make pdf to create PDF versions
- make info to create info files
- However, please read the notes in `R-admin.html' about paper size and
- making the reference manual.
3 编译软件过程
一般编译软件分成三个步骤，有的分为四个步骤，具体几个步骤根据不同的软件不同，还需要看具体是哪种语言编写的程序。下面以一个典型的软件安装过程来进行介绍。
3.1 configure
configure 是在编译前检查环境配置，也可以通过选项参数，来更改软件安装目录。configure是一个 shell 脚本文件，可以直接打开查看。configure 运行时会不停检查环境，提示一些warnings 和 error 信息。warnings 可以忽略，但是遇到 error 就会停止，需要解决这个依赖，然后重新运行 configure，直到全部检查通过，才可以进行下一步 make。
- 检测配置
- ./configure --enable-R-shlib --with-pcre1
3.2 make
当 configure 运行结束，且没有问题的时候，可以使用 make 进行编译。make 就是将源代码编译成二进制的过程。有些软件 make 之前还有一个 make test，make check 等过程。也有一些软件不需要 configure，直接 make 编译。make 结束之后就会在目录下发现有些可执行文件，或者多出一个 bin 目录。这个时候就可以直接运行这些软件了。
3.3 make install
make 已经完成了编译过程，make install 主要是将软件链接到指定的安装目录，即第一步configue 指定的目录下。如果第一步没有指定，则安装到默认的目录下，一般是/usr 目录。这里需要注意，如果不是管理员用户，则没有权限写入/usr 目录，这个时候会提示一个权限
的问题，“Permission denied”，这个不影响软件运行，可以手动将可执行程序链接至自己的软件目录内。这样 configure，make，make install 就完成了软件安装，这其中，最重要的就是 configure这一步。如果 configure 没有问题，则 make 和 make install 一般可以顺利完成。
4 安装已编译软件
很多软件除了提供源代码之外，还提供了已编译的版本，也就是编译好的版本，这样的版本可以直接使用。如果软件提供编译好的版本，建议选择这样的版本，非常方便，下载之后，解压缩就可以使用了。源代码与已编译有什么区别呢？源代码编译会首先检查每个系统的硬件和环境配置，然后更有针对性的进行编译，一般来说，这样的软件运行效率比已编译的版本效率更高。不过，这样的效率差别主要针对互联网应用，有很大的运行次数，如果每次差1 秒钟就会有很大的影响，生物软件影响不大。
下面将通过几款软件的安装过程，来进行讲解练习。在安装软件之前，我们先创建三个文件目录，分别是 bin，biosoft 以及 src。
- 创建文件夹
- mkdir bin biosoft src
biosoft：软件安装目录；
src：软件源代码；
下面给出几个安装已编译好的软件，更多内容见案例代码。- 1 blast+
- axel -n 100 https://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/blast/executables/blast+/LATEST/ncbi-blast-2.12.0+-x64-linux.tar.gz
- tar -zxvf ncbi-blast-2.12.0+-x64-linux.tar.gz
- cd ~/biosoft/ncbi-blast-2.12.0+/bin
- ls -1 | while read i;do ln -s $PWD/$i ~/bin/;done;
- blastn -h 检查是否安装成功
- 2 edirect
- wget https://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/entrezdirect/edirect.tar.gz
- tar -zxvf edirect.tar.gz
- cd ~/bin/
- ln -s ~/biosoft/edirect/efetch .
- ln -s ~/biosoft/edirect/edirect.pl .
- ln -s ~/biosoft/edirect/ecommon.sh .
- ln -s ~/biosoft/edirect/esearch .
- esearch -help 检查是否安装成功
- 3 sratookit
- 下载指定版本
- axel -n 100 https://ftp-trace.ncbi.nlm.nih.gov/sra/sdk/current/sratoolkit.current-centos_linux64.tar.gz
- tar -zxvf sratoolkit.current-centos_linux64.tar.gz
- cd ~/bin
- ln -s ~/biosoft/sratoolkit.2.11.2-centos_linux64/bin/prefetch ./
- ln -s ~/biosoft/sratoolkit.2.11.2-centos_linux64/bin/fasterq-dump ./
- ln -s ~/biosoft/sratoolkit.2.11.2-centos_linux64/bin/fastq-dump ./
- prefetch -h 检查是否安装成功
5 自行编译软件
有一些软件没有已编译版本，需要自行进行编译，自行编译的好处是可以更好的适应硬件环境，效率更好一些，但其实对于我们普通用户影响不大，又不是一些互联网应用，每秒处理上亿次请求的工具，会有一些差别。自行编译也不用太过担心，一些工具还是比较容易编译的，直接敲 make 就可以完成，稍微复杂一点的可以查看帮助文档，这个过程也是一个学习和深入理解计算机原理的过程。由于系统配置环境不同，下面编译软件，有些可能会不成功。
如果编译不成功，后面可是使用 bioconda 来进行安装。将源代码解压至安装目录 biosoft下，编译完成之后，将可执行程序 ln -s 链接到 bin 目录下即可。
下面给出几个编译软件的案例，更多内容见脚本代码。- 1 bwa
- cd ~/biosoft
- git clone https://github.com/lh3/bwa.git
- cd bwa; make
- bwa 检查是否安装完成
- 2 minimap2
- git clone https://github.com/lh3/minimap2
- cd minimap2 && make
- vi ~/.bashrc 编辑环境变量，加入下面一行
- export PATH=$PATH:/用户路径/biosoft/minimap2 设置路径进环境变量
- source ~/.bashrc 刷新环境变量
- minimap2 检查是否安装完成
- 3 prodigal
- git clone https://github.com/hyattpd/Prodigal.git
- cd Prodigal
- sudo make install
- prodigal 检查是否安装完成
- 4 canu
- git clone https://github.com/marbl/canu.git
- cd canu/src
- sudo make
- export PATH=$PATH:/用户路径/biosoft/canu 设置路径进环境变量
- source ~/.bashrc 刷新环境变量
- canu 检查是否安装完成
- 5 flye
- git clone https://github.com/fenderglass/Flye
- cd Flye
- sudo make
- export PATH=$PATH:/用户路径/biosoft/Flye设置路径进环境变量
- source ~/.bashrc 刷新环境变量
- Flye 检查是否安装完成
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