Cette image est un fichier relocalisable et renommable, qu’il est recommandé de placer dans un répertoire dédié pour facilement la retrouver ; celui-ci peut-être quelconque, et dans le cadre de ce tutoriel nous assumerons que vous l’avez placée dans un répertoire nommé $HOME/apptainer-images :

mkdir -p $HOME/apptainer-images
mv vmd.sif $HOME/apptainer-images/vmd.sif

Pour illustrer le fonctionnement du programme de visualisation, un jeu de fichiers lisibles avec VMD est disponible sous forme d’archive via ce lien. Cette archive contient les fichiers suivants :

• tutorial-ubq1.pdb, l’un des fichiers d’exemples fréquemment utilisé en démonstration avec VMD contenant la structure d’une protéine présente dans le corps humain (l’ubiquitine) au format pdb (Protein Data Base), un format utilisé pour étudier les molécules et les protéines.
• tutorial-ubiquitin.psf, également utilisé en démonstration de VMD, qui contient une autre configuration de l’ubiquitine au format psf (Protein Structure File).
• tutorial-pulling.dcd à utiliser conjointement avec le fichier précédent pour visualiser l’étirement de la protéine dans le temps.

Dans ce tutoriel, on supposera que les fichiers d’entrée contenus dans cette archive sont dans le répertoire courant :

tar -xzf DIAMOND-tutorial.tar.gz # Extrait le contenu de l'archive, créée ./tutorial
cd ./tutorial

Commande en une ligne#

Pour les personnes pressées, voici comment lancer l’outil de visualisation VMD en utilisant l’image de conteneur (téléchargée au préalable et située à $HOME/apptainer-images/vmd.sif). Dans le cas où le répertoire courant contient un fichier d’entrée lisible par VMD :

apptainer run $HOME/apptainer-images/vmd.sif <input.file>

Détail d’utilisation du conteneur VMD#

Cette section présente les différentes manières d’utiliser l’image VMD. Pour plus de détails sur les commandes Apptainer, veuillez vous référer à ce tutoriel.

Pour exécuter VMD sans aucune conteneurisation, on utiliserait la commande :

vmd <input.file.1> <input.file.2> ...

où les fichiers d’entrée input.file.* sont optionnels et permettent de charger la ou les structures que l’on veut afficher directement au lancement de l’application.

Note

Pour afficher les données chargées, il faut appliquer un rendu visuel en cliquant sur le bouton Apply du panneau Properties apparaissant sur la gauche.

Avec Apptainer, le fonctionnement est similaire, à quelques détails près :

• il faut appeler Apptainer pour lancer le conteneur (une ligne de commande).
• si on souhaite isoler le conteneur de notre machine, alors il faut s’assurer de pouvoir accéder aux fichiers que l’on souhaite charger dans VMD (deux options dans la ligne de commande précedente).
• il faut s’assurer, le cas échéant, que le conteneur a bien accès aux ressources graphiques de la machine hôte (une autre option).

Chacun de ces points est détaillé dans les sections suivantes.

Lancer le conteneur VMD avec Apptainer#

Pour lancer une commande dans un conteneur Apptainer, on peut utiliser apptainer exec <nom de l'image> <commande>, à laquelle on peut adjoindre des options que l’on détaillera dans les parties suivantes. Dans notre cas, où l’image est située au chemin $HOME/apptainer-images/vmd.sif, et où la commande est de la forme vmd tutorial-ubq1.pdb avec le fichier de configuration tutorial-ubq1.pdb dans le répertoire courant, on peut donc faire :

apptainer exec $HOME/apptainer-images/vmd.sif vmd tutorial-ubq1.pdb

Cette commande fonctionne comme suit :

• création d’un conteneur à partir de l’image Apptainer $HOME/apptainer-images/vmd.sif.
• exécution, au sein de ce conteneur, de la commande vmd tutorial-ubq1.pdb. Une fenêtre VMD apparaît alors, avec laquelle on peut interagir comme on le ferait normalement si VMD était installé sur notre machine.
• une fois que l’utilisation de l’application est terminée (c’est-à-dire quand on ferme la fenêtre VMD), destruction du conteneur et libération des ressources.

On peut répliquer le même comportement avec apptainer run qui appelle directement la commande par défaut de l’image, vmd, à laquelle on peut adjoindre des arguments.

apptainer run $HOME/apptainer-images/vmd.sif tutorial-ubq1.pdb # la commande "vmd" est implicitement appellée.

On peut enfin appeler directement l’image comme un exécutable, ce qui est strictement identique à l’utilisation de apptainer run (pour la forme, changeons de fichier de configuration).

$HOME/apptainer-images/vmd tutorial-ubiquitin.psf tutorial-pulling.dcd

Isolation entre le conteneur et la machine hôte#

Par défaut, Apptainer n’isole pas totalement le conteneur du système de la machine hôte ; pour une isolation partielle ou totale, il faut utiliser respectivement les flags --no-mount ou --no-home et --containall (voir ce lien pour plus d’informations). Dans le cas où l’option --containall est activée, nous rencontrons deux difficultés.

Partage des ressources graphiques#

D’une part, il est possible qu’un message d’erreur apparaisse, vous informant que l’un des plugins de la librairie (qt.qpa.xcb), ne parvient pas à se connecter à vos ressources d’affichage.

apptainer run --containall $HOME/apptainer-images/vmd.sif 
[...]
qt.qpa.xcb: could not connect to display 
[...]
Aborted

Il ne s’agit pas d’une incompatibilité entre votre machine et le conteneur : ce dernier tente en fait de se connecter aux mauvaises ressources graphiques. Cette tentative de connexion est guidée par la variable d’environnement $DISPLAY, et l’erreur vient du fait que la valeur que prend cette variable au sein du conteneur ne correspond pas à celle qu’elle prend sur votre machine.

Ce problème est directement dû à l’isolation totale entre le conteneur et la machine hôte, puisque dans ce cas précis aucune variable d’environnement de votre machine n’est transmise au conteneur par Apptainer.

Pour contourner ce problème, il suffit de préciser à la commande apptainer run (ou apptainer exec) quelle valeur attribuer à cette variable d’environnement au sein du conteneur. Pour cela, on peut recourir au flag --env <variable>=<valeur>, comme suit :

apptainer run --containall --env DISPLAY=$DISPLAY $HOME/apptainer-images/vmd.sif

Accès aux fichiers#

D’autre part, le répertoire contenant les fichiers d’entrée n’est pas accessible dans le conteneur !

apptainer run --containall --env DISPLAY=$DISPLAY $HOME/apptainer-images/vmd.sif tutorial-ubq1.pdb
[...]
critical: Cannot open data file " "tutorial-ubq1.pdb" "

Il faut alors monter manuellement le répertoire courant ($PWD) avec le flag --bind au répertoire où l’on se trouve par défaut dans le conteneur ($HOME). Par exemple :

apptainer run --containall --bind $PWD:$HOME \ # On monte le répertoire courant au $HOME du conteneur.
  $HOME/apptainer-images/vmd.sif tutorial-ubq1.pdb

dans le cas où les fichiers d’entrée de VMD se situent dans le répertoire courant ($PWD).

Note

Notons bien que dans le cas où les flags --containall et --bind sont utilisés ensemble, seul le contenu des répertoires explicitement montés au sein du conteneur peut être chargé dans VMD. De même, dans les cas où l’on souhaite exporter notre travail dans un fichier de sortie, ces options nous contraignent à exporter uniquement dans les répertoires explicitement montés, sous peine de ne pas récupérer les fichiers à la destruction du conteneur si l’on écrit dans des répertoires non partagés.

Afficher l’aide#

Pour afficher le message d’aide du conteneur (on suppose l’image stockée sous $HOME/apptainer-images/vmd.sif) :

apptainer run-help $HOME/apptainer-images/vmd.sif

Pour afficher les méta-données du conteneur (propriétaire du code, version, auteur de l’image, …) :

apptainer inspect $HOME/apptainer-images/vmd.sif

Exercices#

Exercice 1#

Comment utiliser l’image de conteneur pour ouvrir VMD ?

Données

• L’image est située au chemin suivant : $HOME/apptainer-images/vmd.sif.
• On ne souhaite pas dans un premier temps spécifier quel fichier de configuration charger, mais l’on souhaite pouvoir les ouvrir plus tard à travers l’interface graphique de VMD, sans savoir a priori où elles sont localisées sur notre machine.

Réponses possibles :

• apptainer exec $HOME/apptainer-images/vmd.sif vmd
• ou apptainer run $HOME/apptainer-images/vmd.sif
• ou ./$HOME/apptainer-images/vmd.sif

On note qu’on ne spécifie pas de fichier d’entrée, et qu’on ne recourt à aucune isolation (pas de flag --containall) pour pouvoir accéder à notre arborescence de fichiers au sein du conteneur.

Exercice 2#

Comment visualiser une animation contenue dans un fichier avec un conteneur VMD et enregistrer cette animation au format avi ?

Données

• L’image est située au chemin suivant : $HOME/apptainer-images/vmd.sif
• Les fichier à charger pour visualiser l’animation nous intéressant sont situés dans $PWD/tutorial-ubiquitin.psf et $PWD/tutorial-pulling.dcd sur la machine hôte.
• Pour mieux visualiser l’étirement de la protéine, il est recommandé de changer de mode de réprésentation, par exemple avec Graphics > Representation > Drawing Method > NewCartoon.
• On tentera de donner une solution non isolée de la machine hôte, et une solution isolant au maximum le conteneur de la machine hôte.

Exemples de réponses possibles :

• apptainer exec $HOME/apptainer-images/vmd.sif vmd tutorial-ubiquitin.psf tutorial-pulling.dcd
• ou apptainer run --containall --env DISPLAY=$DISPLAY --bind $PWD:$HOME $HOME/apptainer-images/vmd.sif tutorial-ubiquitin.psf tutorial-pulling.dcd