NGS数据分析实践：01. Conda环境配置及软件安装

1. 什么是Conda?

Conda是版本控制和生信工具安装的一大神器。Conda是在Windows，macOS和Linux上运行的开源软件管理系统和环境管理系统。Conda可以快速安装，运行和更新软件包及其依赖的环境与工具。Conda可以轻松地在本地计算机上的环境中创建，保存，加载和切换。它是为Python程序创建的，但可以适用于任何语言的软件。
如果你在安装生物信息学工具之前遇到过依赖性问题，Conda会轻而易举解决这一问题。此外，Conda使安装和使用不兼容的工具变更加容易。因为它可以创建不同的虚拟环境，使得不兼容的工具在相对独立的环境中运行，两者之间不冲突、不打架。

2. 关于几个Conda

Anaconda 是Conda的发行的一个安装包。它是一个数据科学平台，其中包含许多软件包。
Miniconda 是Conda的最小安装程序。可以看作是小型版本的Anaconda，仅包含Conda，Python，它们依赖的软件包以及少量其他有用的软件包，包括pip，zlib和其他一些软件包。一般生信分析人员认为，该版本即可满足日常需要。
Bioconda 是conda生物信息学软件的托管平台。Conda通道只是存储软件包的位置。但Bioconda管道上提供了使用最广泛的生物信息工具，该工具托管了超过6,000多种生物信息包。

3. Conda环境管理

conda的默认环境是base环境。不建议在同一环境中安装所有软件包/工具，以免软件版本或运行环境冲突。使用Conda，你可以为某个项目或者某个分析创建一个独特隔离的环境。换个意思，所谓的环境就是一组可在一个或多个项目中使用的软件包。

4. 安装Conda

此处以Anaconda为例：
## (1). conda下载与安装
wget -m https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/archive/Anaconda3-5.3.1-Linux-x86_64.sh
bash Anaconda3-5.3.1-Linux-x86_64.sh #安装下载的sh文件

5. 配置仓库镜像

以下三种配置方式，选取一个来源的频道配置即可，重复配置频道会造成冗余，降低软件安装速度。
## (2). 配置仓库镜像
#一：官方频道
conda config --add channels bioconda
conda config --add channels conda-forge
conda config --set show_channel_urls yes

#二：清华镜像频道
conda config --add channels https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/free/
conda config --add channels https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/main/
conda config --add channels https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud/conda-forge/
conda config --add channels https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/cloud/bioconda/
conda config --set show_channel_urls yes

#三：北外镜像频道
conda config --add channels https://mirrors.bfsu.edu.cn/anaconda/pkgs/free/
conda config --add channels https://mirrors.bfsu.edu.cn/anaconda/pkgs/main/
conda config --add channels https://mirrors.bfsu.edu.cn/anaconda/cloud/conda-forge/
conda config --add channels https://mirrors.bfsu.edu.cn/anaconda/cloud/bioconda/
conda config --set show_channel_urls yes

conda config --set ssl_verify False

6. 创建conda小环境

软件最好不要都安装在base环境里，尽量创建独立环境进行安装，这样不会造成软件依赖环境的冲突，也有利于项目管理。
## (3). 创建conda小环境
#base环境：
source ~/anaconda3/bin/activate #conda activate /home/hucy/anaconda3
conda create -n SNPseq #创建名为SNPseq的conda小环境 #-n：指定环境名称
conda env list # 或 conda info --env # 列出已存在的小环境
conda activate SNPseq #启动SNPseq这个conda小环境
conda activate base #切换到base环境（确保安装在base)
conda deactivate #退出SNPseq这个conda小环境

如需删除conda小环境及安装的包：

#删除已创建的小环境及安装的包
conda remove -n SNPseq --all
#重命名小环境，例如将Python2重命名为py2
conda create -n Python2
conda create -n py2 --clone Python2
conda remove -n py2 --all

7. conda环境安装软件

创建好独立的小环境之后就可以在小环境内安装软件，首先要查找下自己想安装的软件是否可以用conda安装。不在base环境中安装软件是为了避免各个软件依赖环境之间的冲突，如果确定安装的软件不会产生冲突就可以在base环境中安装，另外在base环境安装的软件在各个小环境中都可使用。
(1) 网站查询
https://anaconda.org/search
https://bioconda.github.io/
(2) 使用命令行搜索
conda search xxx
(3) 关键词搜索

基本操作：

#查询是否可以安装以及版本信息
conda search fastqc
#安装fastqc,加等号指定安装0.11.7版本的，也可以不指定
conda install fastqc=0.11.7
#加-y参数可以跳过确认步骤
conda install -y fastqc=0.11.7
#删除软件
conda remove fastqc
#升级软件
conda update fastqc
#升级conda自身
conda update conda
实战所需软件安装：
## (4). conda环境安装软件
conda install -c bioconda fastqc -y #fastqc --help
conda install -c bioconda -c conda-forge multiqc #pip install multiqc
conda install -c bioconda fastp -y #https://www.jianshu.com/p/10d8daa57d1d

conda install -c bioconda fastx_toolkit -y #/home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/fastx_clipper -h
conda install -c bioconda solexaqa -y
conda install -c bioconda trimmomatic -y

conda install -c bioconda hisat2 -y #HISAT2 is a fast and sensitive alignment program for mapping next-generation sequencing reads (both DNA and RNA) to a population of human genomes as well as to a single reference genome.
conda install bwa -y
conda install -c bioconda bowtie2 -y

conda install samtools -y
conda install -c bioconda picard -y
conda install -c bioconda bedtools -y

conda install -c bioconda snpeff -y
conda install -c bioconda bcftools -y
conda install -c bioconda freebayes -y
conda install -c bioconda varscan -y
conda install -c bioconda gatk -y
conda install -c bioconda gatk4 -y

# GenomeAnalysisTK -h 与gatk3 -h 显示结果一样
GenomeAnalysisTK -h
gatk3 -h

8. 设置环境变量

设置系统环境变量后，使用软件可不用带完整路径，方便使用。
## (5). 设置环境变量
# 直接将conda的软件安装路径，写入.bashrc
export PATH="/home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin:$PATH"

#export是临时的，关闭终端就没有了，需写入~/.bashrc
cp ~/.bashrc{,.bak} # 修改系统文件.bashrc前，可以先快速备份一下
vim ~/.bashrc
# export PATH="/home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin:$PATH"
source ~/.bashrc #载入修改后的环境
echo $PATH

9. 创建软链接

创建一个文件夹，存储各种软件绝对路径的软链接，以便分享给Linux的其他用户。
## (6). 创建软链接
mkdir ~/.soft #或创建一个文件夹，存储各种软件绝对路径的软链接，以便分享给Linux的其他用户
export PATH="/home/hucy/.soft:$PATH" #同理，可以将export PATH="/home/hucy/.soft:$PATH"写入root或者其他用户的.bashrc文件，以免重复安装过多软件。

which bwa #查找bwa的绝对路径
which samtools

ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/fastqc ~/.soft #创建conda中已装软件的软链接
ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/multiqc ~/.soft

ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/trimmomatic ~/.soft
ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/SolexaQA++ ~/.soft

ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/bwa ~/.soft
ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/bowtie2 ~/.soft
ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/hisat2 ~/.soft

ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/samtools ~/.soft
ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/bedtools ~/.soft
ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/picard ~/.soft

ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/bcftools ~/.soft
ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/gatk3 ~/.soft
ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/gatk4 ~/.soft
# ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/GenomeAnalysisTK ~/.soft
ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/varscan ~/.soft
ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/freebayes ~/.soft
ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin/snpEff ~/.soft

source ~/.bashrc

# ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/share/picard-2.18.29-0/picard.jar ~/.soft
# ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/share/snpeff-5.0-1/snpEff.jar ~/.soft
# ln -s /home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/share/varscan-2.4.4-1/VarScan.jar ~/.soft

10. 其他软件安装

## (7). 其他软件安装
# tar 解压缩命令详解 https://blog.csdn.net/example440982/article/details/51712973
# /home/hucy/biosoft/src
wget -c http://www.openbioinformatics.org/annovar/download/--apply--/annovar.latest.tar.gz
tar -zxvf ~/biosoft/src/annovar.latest.tar.gz -C ../
cd ~/biosoft/annovar/
perl /home/hucy/biosoft/annovar/annotate_variation.pl

11. 其他环境配置

## (8). 其它环境配置
# 0表示没有权限，1表示可执行权限，2表示可写权限，4表示可读权限，然后将其相加。
alias condaBase='source ~/anaconda3/bin/activate' #重命名简化激活condaBase环境命令
export PATH="/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin:/home/hucy/.dotnet/tools:/usr/local/java/bin:.:~"
export PATH="/home/hucy/anaconda3/envs/SNPseq/bin:$PATH"
export PATH="/home/hucy/.soft:$PATH"

# annovar 别名设置，简化命令行
vim ~/.bashrc
alias convert2annovar.pl="/home/hucy/biosoft/annovar/convert2annovar.pl"
alias annotate_variation.pl="/home/hucy/biosoft/annovar/annotate_variation.pl"
alias table_annovar.pl="/home/hucy/biosoft/annovar/table_annovar.pl"
alias coding_change.pl="/home/hucy/biosoft/annovar/coding_change.pl"
alias retrieve_seq_from_fasta.pl="/home/hucy/biosoft/annovar/retrieve_seq_from_fasta.pl"
alias variants_reduction.pl="/home/hucy/biosoft/annovar/variants_reduction.pl"
source ~/.bashrc

12. conda其他应用

12.1 版本控制和迁移

方法一：用conda list的export功能
# 导出环境中安装的包的列表
conda list -n rnaseq --export > conda_rnaseq_list.txt
# 输出文件格式：软件名=版本号=build

# 安装导出的信息
conda create -n rna -file conda_rnaseq_list.txt

方法二：用conda env的export功能
# 导出想要导出的环境
conda env export -n rnaseq > rnaseq.yml

# 根据导出的yml文件创建环境
conda env create -f rnaseq.yml

# 根据导出的yml文件更新环境
conda env update -f rnaseq.yml # yml文件提供的信息更全面

12.2 删除没有用的包及更换镜像

#删除下载了但没有使用的包
conda clean -p
#更换镜像配置的时候记得先运行这一条
conda clean -i

12.3 将conda安装到指定位置

#先创建一个biosoft的文件夹, 在里面创建一个samtools文件夹
mkdir -p ~/biosoft/samtools
#使用-p参数指定安装位置
conda install -p ~/biosoft/samtools samtools
参考阅读：
可重复的生信分析系列二：Conda的介绍
生信分析平台搭建（七）：bioconda
conda的安装与使用（2021-04-27更新）
Linux基础：软件安装技巧–conda
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