生信人员与IT人员如何联动合作？

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

将 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。