# 构建镜像: Rstudio + R 4.1.0 + Seurat 4.0.5 + Monocle3 1.0.0

> Create on 2021/10/27 by [Dawneve](https://github.com/dawneve)
| [Biomooc](//www.biomooc.com) / [Docker](/linux/docker-tutorial.html)


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有3个方案:
- 全新镜像，安装 R, Rstudio, Seurat, Monocle3;
- Rstudio 基础镜像，安装 Seurat, Monocle3；
- Seurat 基础镜像，安装Rstudio, Monocle3；

方案1太繁琐了，另外两个方案各有优劣。现在尝试2，因为之前尝试过3。



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前提准备:
```
# 要先安装好最新版的 docker。
$ docker --version
Docker version 20.10.9, build c2ea9bc

# 本文示例宿主机是 Ubuntu 20.04。使用普通用户，在 docker 组。
```







## 1. 拉取基础镜像


(1) 空镜像(可选)

$ docker pull ubuntu:20.04


(2) Rstudio 基础镜像

[Rstudio 专栏](https://environments.rstudio.com/docker) 提到 **Rocker Project**:

The Rocker project is a community driven effort to create a series of self-contained images for R development. These images can often be used as “virtual machines”. The image labels define their contents, e.g. the rocker/tidyverse image includes R and the tidyverse packages. The tag specifies the specific version of R used in the image. These images are all based off of the Debian OS.

[The Rocker Project](https://www.rocker-project.org/): Docker Containers for the R Environment.
```
https://hub.docker.com/r/rocker/rstudio

最新版是 4.1.1，目前还不稳定。拉取上一个版本
$ docker pull rocker/rstudio:4.1.0
```


如果一直拉取失败，只能让 其他人/国外朋友 拉取后打包发过来，再导入。
```
打包为tar命令
$ docker save -o xx.tar xx/aa:1.0
由tar包导入的命令
$ docker load < xx.tar

或者打包压缩为 tar.gz
$ docker save myRstudioIMG:1.0 | gzip -c > myRstudioIMG.tar.gz
新机器导入gz包
$ gunzip -c myRstudioIMG.tar.gz | docker load
```



(3) 检查下载的镜像
```
$ docker images
REPOSITORY         TAG             IMAGE ID       CREATED         SIZE
ubuntu             20.04           ba6acccedd29   7 days ago      72.8MB
rocker/rstudio     4.1.0           f5f7fee0cfa8   2 months ago   1.93GB
```
本文使用后一个，第一个作为学习/测试用。

查看构建镜像所用过的命令
```
$ docker history rocker/rstudio:4.1.0

输出到文件查看，比较直观
$ docker history --no-trunc rocker/rstudio:4.1.0 > ~/tmp.txt
$ less -S ~/tmp.txt
```








## 2. 开始构建镜像

这次构建是在基础镜像基础上使用 shell 和 R 命令直接安装软件/包，最后清理缓存， docker commit 保存为镜像。

(1) 主要包的安装方法

rocker/rstudio 基础镜像的启动方法
```
https://hub.docker.com/r/rocker/rstudio

选择不同版本的R (Use different versions of R)
docker run -d -p 8787:8787 -e PASSWORD=yourpasswordhere rocker/rstudio:devel
docker run -d -p 8787:8787 -e PASSWORD=yourpasswordhere rocker/rstudio:3.2.0
```

Seurat4 的安装
```
https://github.com/satijalab/seurat
//satijalab.org/seurat/articles/install.html

Install from CRAN
Seurat is available on CRAN for all platforms. To install, run:

# Enter commands in R (or R studio, if installed)
install.packages('Seurat')
library(Seurat)
```

monocle3 的安装
```
Monocle 2 and Monocle 3 alpha are deprecated
Please use our new package, Monocle 3!
https://cole-trapnell-lab.github.io/monocle3/
https://cole-trapnell-lab.github.io/monocle3/docs/introduction/

安装
https://cole-trapnell-lab.github.io/monocle3/docs/installation/
```









(2) 启动 Rstudio 基础镜像 (R 4.1.0)

在主机命令行，启动初始容器
```
$ docker run --name=Rs41 -d -p 7000:8787 -e PASSWORD=yourpasswordhere rocker/rstudio:4.1.0
使用web窗口登录: http://ipV4:7000
user: rstudio
pass: 自己设置的，以上命令中默认是 yourpasswordhere

## R version 4.1.0 (2021-05-18) -- "Camp Pontanezen"
```

进入容器内部，给用户 rstudio 添加 sudo 权限
```
$ docker exec -ti Rs41 bash
# echo "rstudio  ALL=(ALL:ALL) ALL" >>/etc/sudoers
```









(3) 安装 Seurat4 

该流程(Rstudio 镜像上安装 Seurat)因网速折腾很久，推荐使用 [Seurat 镜像上安装 Rstudio 的方案](docker_image_seurat4.0.html)!

在 shell Terminal 终端安装二进制包库
```
# apt-get update
# apt install -y libglpk-dev libxml2 libxt-dev

# apt-get install -y libhdf5-dev  libcurl4-openssl-dev  libssl-dev  libpng-dev  libboost-all-dev \
	libxml2-dev  openjdk-8-jdk  python3-dev  python3-pip  wget  git  libfftw3-dev  libgsl-dev
# apt install -y libeigen3-dev




==> 对于2G内存的云主机，会因为内存限制而R包编译失败: RcppEigen, RSpectra
报错: g++: fatal error: Killed signal terminated program cc1plus
解决方法: 换内存更大的主机，或使用预编译过的二进制安装，或直接使用别人构建好的镜像。

#如果内存超过10G，可以跳过这一步，走R中的编译安装。
# apt install -y r-cran-rcppeigen 
然后才能正常安装R包Seurat。
# R
> install.packages("RcppEigen")
* installing *binary* package ‘RcppEigen’ ...
* DONE (RcppEigen)
```




切换到R Console
```
# R

使用国内镜像，否则极慢!
> options(repos=structure(c(CRAN="https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/CRAN/")))
> getOption('repos')

> install.packages('Seurat') #看文献吧，需要 40-100min

尝试载入包
> library(Seurat) #版本号: 4.0.5
Attaching SeuratObject
>
```


宿主机新shell中，记录这时的容器为一个镜像。
```
$ docker commit -m "Rstudio: R4, Seurat 4.0.5" Rs41 seurat:4.0.5rs

$ docker images
REPOSITORY                   TAG             IMAGE ID       CREATED          SIZE
seurat                       4.0.5rs         45326ead2f6d   52 seconds ago   3.75GB
```










(4) 继续安装 Monocle3

```
> if (!requireNamespace("BiocManager", quietly = TRUE))
	install.packages("BiocManager")
## BiocManager::install(version = "3.10") #这是个R3.6时代的命令

> BiocManager::install(c('BiocGenerics', 'DelayedArray', 'DelayedMatrixStats',
                       'limma', 'S4Vectors', 'SingleCellExperiment',
                       'SummarizedExperiment', 'batchelor', 'Matrix.utils'))

> install.packages("devtools")
> devtools::install_github('cole-trapnell-lab/leidenbase')

$ sudo apt install -y libudunits2-dev
$ sudo apt install -y libgdal-dev
##$ sudo apt install libproj-dev

> devtools::install_github('cole-trapnell-lab/monocle3')
> library(monocle3) #版本号 1.0.0
>
```




对该镜像瘦身
```
# apt-get clean
# rm -rf /var/lib/apt/lists/*
# rm -rf /var/cache/*
# rm -rf /tmp/*

# rm -rf /home/rstudio/.local/*
# rm -rf /home/rstudio/.config/*

删除不需要的包
# apt remove vim

宿主机新shell中，记录这时的容器为一个镜像。
$ docker commit -m "Rstudio: R4, Seurat 4.0.5, monocle3 1.0.0" Rs41 monocle3:1.0.0rs

$ docker images
REPOSITORY                   TAG             IMAGE ID       CREATED             SIZE
monocle3                     1.0.0rs         6a0ce20370fb   24 seconds ago      4.31GB
seurat                       4.0.5rs         45326ead2f6d   About an hour ago   3.75GB
```
注: rs 后缀表示该镜像内带有 rstudio 。


镜像打包压缩，方便转发: 
```
$ cd /home/wangjl/data/web/docs/DockerImages
$ docker save monocle3:1.0.0rs | gzip -c > monocle3_1.0.0rs.tar.gz
$ ls -lth
total 1.3G
-rw-rw-r-- 1 wangjl wangjl 1.3G Oct 27 17:05 monocle3_1.0.0rs.tar.gz

传输到另一台主机
$ scp monocle3_1.0.0rs.tar.gz wangjl@110.40.254.15:/home/wangjl/soft/

新机器导入gz包
$ gunzip -c monocle3_1.0.0rs.tar.gz | docker load
```




## 3. 使用镜像

(1). 一般启动
```
$ mkdir -p /home/wangjl/data/dockerHome/
$ chmod 777 /home/wangjl/data/dockerHome/

$ docker run --rm -it -d -p 9000:8787 \
--mount type=bind,source=/home/wangjl/data/dockerHome/,target=/home/rstudio/data/ \
--name monocle3 \
-e PASSWORD=yourpasswordhere monocle3:1.0.0rs

登录
http://IP:9000
用户名: rstudio
密码: yourpasswordhere

> library("ggplot2") #3.3.5
> library("Seurat") #4.0.5
Attaching SeuratObject
> library("monocle3") #1.0.0
> write.table(iris,"~/data/iris.txt")

回到宿主机，查看发现 /home/wangjl/data/dockerHome/iris.txt 用户名很可能不是自己，是 id=1000 的用户。
因为 宿主机 和 docker 共用一套内核，也就是 uid/gid 是通用的，权限是和 uid/gid 绑定的。而用户名、组名是否相同无所谓。
```




(2). 优化的启动方式: 容器内新建和宿主机  uid:gid 一致的用户

如果自己不是宿主系统第一个用户(uid=1000)，建议容器内新建和宿主机 uid/gid 一致的新用户，以便容器的文件权限和主机一致。

这次不需要宿主机目录的777权限了。
```
$ docker run --rm -it -d -p 9000:8787 \
--mount type=bind,source=/home/wangjl/data/dockerHome/,target=/data/ \
--name monocle3 \
-e PASSWORD=yourpasswordhere monocle3:1.0.0rs

查询宿主机用户的 uid:gid
$ echo `id -u` #1001
$ echo `id -g` #1001

进入容器内部
$ docker exec -it monocle3 bash
# DEFAULT_USER="user002" && uid=1001 && gid=1001

# groupadd -g $gid user
# useradd -s /bin/bash -d /home/${DEFAULT_USER} -m ${DEFAULT_USER} -u $uid -g $gid
# echo "${DEFAULT_USER}:123456" | chpasswd

# ln -s /data/ /home/${DEFAULT_USER}/data
# exit

再次登录网页版
登录
http://IP:9000
用户名: user002
密码: 123456
```

新建文件，到宿主机 ls -l 查看，发现权限一致了。






## 4. 经验教训

- 浪费时间最多的是安装R包，和R包依赖的apt-get包。复杂部分最好用现成的，然后把缺少的一小部分安装上。
- 有些 C/C++ 的编译需要大内存(至少2G是不够的)，所以可以在大服务器构建镜像，然后在中小服务器使用镜像。





## refer / troubleshooting

```
1. Install OmicSoft Studio on Windows and Mac
	http://www.arrayserver.com/wiki/index.php?title=Getting_Started
2. rstudio sever 报错处理方法集锦
	https://zhuanlan.zhihu.com/p/368208957
无法登陆！
https://community.rstudio.com/t/rstudio-server-error-occurred-during-transmission/84258/3
mv ~/.local/share/rstudio ~/.local/share/rstudio.old
service  rstudio-server restart

# su rstudio 
$ sudo rm -rf ~/.config/rstudio/
$ sudo rm -rf ~/.local/share/rstudio/sessions/
$ sudo service rstudio-server restart

3. 总是下载失败的包，可以先手动下载，再安装：
> install.packages('igraph')
also installing the dependencies ‘gtable’, ‘isoband’, ‘bslib’, ‘ggplot2’, \
	‘ggrepel’, ‘igraph’, ‘lmtest’, ‘reticulate’, ‘sctransform’, ‘shiny’
$ wget https://packagemanager.rstudio.com/cran/__linux__/focal/2021-08-09/src/contrib/igraph_1.2.6.tar.gz
$ pwd
/home/rstudio
> install.packages("/home/rstudio/igraph_1.2.6.tar.gz", repos=NULL, type="source") #编译几分钟 
```