HPC应用&生命科学领域&生物信息海光DCU加速库genomeworks

qq_27815483

1857人浏览 · 2024-08-25 00:00:00

qq_27815483 · 2024-08-25 00:00:00 发布

5.2.2 cudaaligner相关函数列表

生物信息DCU加速库genomeworks

1 软件简介

Genomeworks生物信息分析软件是一个开源的基因比对加速库，该项目原生由NVIDIA维护仅支持cuda,目前已经做了DCU适配。该基因比对库利用GPU资源加速基因序列比对过程。目前有两个模块可供使用: 1)cudaaligner 用于双序列的全局比对 2)cudapoa 多序列比对的偏序比对，主要有两个功能:(1)生成公有序列、(2)多序列比对（MSA）的生成
由于原项目cudamapper在此版本中还处于测试阶段，所以在该版本中没有对其做DCU适配。 genomeworks不是一款完整意义上的生物信息软件，它是将主流生物信息算法并行化，封装为SDK，给生物信息领域的开发者使用。例如主流生物信息算法采用的都是"seed_extend"范式，genomeworks将这个过程拆解，封装到不同的模块中。其包含算法主要有: 1) Smith-Waterman 2) Needleman-Wunsch 3)

2 软件下载

DCU链接

3 DCU版软件介绍

cmake 该库的cmake配置文件，其他项目需要与该库一起编译时候可以使用cmake查找库 include 库的头文件 lib 链接库 samples 测试程序

4 测试运行

测试采用googletest测试框架，编译出的测试程序在build/install

cd build/install
./sample_cudaaligner
./sample_cudapoa

5 API简介

详细项目的开发文档可以参考项目根目录下的docs文件夹。

5.1 cudapoa使用方式：

5.1.1 初始化

首先调用create_batch初始化一个batch，通过该函数设置待比对的序列以及空位罚分等信息。该函数会返回一个Batch object，通过该对象可以调用poa相关的函数，POA的相关函数参考5.1.2。

std::unique_ptr<Batch> claragenomics::cudapoa::create_batch    (    
int32_t     max_sequences_per_poa,
int32_t     device_id,
cudaStream_t     stream,
size_t             max_mem,
int8_t             output_mask,
int16_t     gap_score,
int16_t     mismatch_score,
int16_t     match_score,
bool             cuda_banded_alignment 
)

5.1.2 POA相关函数列表

函数名	功能
add_poa_group	将新组添加到批处理中以运行POA算法
get_consensus	获得基因片段的公共区域
get_graphs	获取每个POA的图形表示形式
get_msa	从多组序列中获取每个POA的多个序列比对
get_total_poas	批量获取局部序列比对的总数

5.2 cudaaligner使用方式

5.2.1 初始化

create_aligner是cudaaligner的初始化函数，与create_batch类似，该函数也是作为设置参数使用，如空位罚分参数以及最长匹配长度等。

std::unique_ptr<Aligner> claragenomics::cudaaligner::create_aligner    (    
int32_t     max_query_length,
int32_t     max_target_length,
int32_t     max_alignments,
AlignmentType     type,
cudaStream_t     stream,
int32_t     device_id 
)

AlignmentType是一个结构体，用来设置比对算法

enum class AlignmentType {
    kSW, // Smith Waterman
    kNW, // Needleman Wunsch
    kOV // Overlap
};

create_aligner会返回一个aligner对象，该对象可以调用cudaaligner相关函数

5.2.2 cudaaligner相关函数列表

函数名	功能
add_alignment	添加新的对齐对象,只有带有字母[ACGT]的字符的字符串才能保证提供正确的结果
align_all	启动DCU加速对齐
get_alignments	返回计算的比对结果
sync_alignments	等待DCU加速对齐完成，设备同步