面向蛋白质结构预测的云容器系统设计与实现

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I-TASSER(Iterative Threading ASSEmbly Refinement)是一种用于蛋白质结构和功能预测的迭代线程组件细化算法,在根据此算法编写的I-TASSER Suite软件中,蛋白质结构的预测过程被分解为一步步运行、形成相互依赖但又可以单独运行的小程序,通过脚本进行依次调用。I-TASSER Suite通过作业管理系统和GNU Parallel多线程的方式实现了多任务运行。I-TASSER服务器(Zhang-Server)在社区范围内的CASP7,CASP8,CASP9,CASP10,CASP11,CASP12和CASP13实验中被评为蛋白质结构预测的第一服务器。用户通过网页提交蛋白质预测序列到Zhang-Server上,并在计算完成后下载结果。Zhang-Server运行全世界科研用户提交的计算任务,常常会遇到排队、单个用户的计算资源受限等问题,影响用户的决策效率。面向蛋白质结构预测的云容器系统通过改造主程序的方式将I-TASSER Suite软件进行分解,并对分解后的软件各部分进行分析,添加相应依赖并构建成Docker镜像。使用Argo并参考I-TASSER Suite的运行方式对容器进行编排并形成模板。用户通过系统的Web界面提交预测序列后,系统根据模板生成相应Argo工作流任务,并提交至预先配置好相应功能模块和存储的云端Kubernetes集群运行,用户可从Web界面实时查看任务运行情况,并下载获取预测结果文件。系统支持自动部署功能,能够在云提供商的Kubernetes集群上自动部署和运行。系统通过在云容器上运行I-TASSER任务,为用户提供伸缩配置、自动部署的便利,减少用户自己部署服务的经济和时间成本。系统依托Kubernetes做到了弹性的成本和性能,为加快科研用户的蛋白质结构预测的决策进程提供了解决方案。
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