基于texlive定制chemfig化学式转换Python服务镜像

Posted 2021-05-12 SurgingDandelion

chemfig

据别人介绍，在绘制平面分子式，乃至化学反应式、机理图时，大家使用的基本都是ChemDraw。当然ChemDraw是一款强大的软件，无论是平面的还是立体的分子结构式都能毫不费力地绘制出来。当然这份强大是要钱的，对于平面的分子式或反应式，不要钱而且还可行的方案大致也就LaTeX语言中的Chemfig宏包。
Chemfig是法国学者开发的宏包，εTeX，pdfLaTeX等TeX编译器都能正常使用，并且相对来说开发是比较活跃的。

texlive

TeX Live 是 TUG (TeX User Group) 发布并维护的的 TeX 系统，可以称得上是TeX的官方系统。对于任何阶段的TeX用户，都可以使用TeX Live， 以保持在跨操作系统、跨用户的TeX文件一致性。

texlive Docker镜像及服务化改造

texlive的安装B站有很多教程，目标是需要提供绘制chemfig化学方程式转换的服务，而texlive软件本身并不提供相关的api服务，需要对其进行服务化改造，因为考虑容器化部署，需要将texlive封装成docker镜像

话不多说，我们选择的基础镜像是 texlive:2020 ，使用Python对外提供服务，关于texlive相关的介绍可以参考博客：chemfig化学式转换为pdf

拉取镜像并运行

docker pull texlive:2020

docker run --name texlive -d texlive:2020

docker ps -a | grep  live
dda1561ae866  texlive:2020   "tail -f /dev/null" 8 seconds ago  Up 2  texlive

docker exec -it dda1561ae866 bash

安装python，制作texlive-python镜像

# texlive是基于Alpine Linux，目前主流
cat /etc/issue
Welcome to Alpine Linux 3.12

# 修改apk镜像源
vi etc/apk/repositories

替换文件内容为阿里源：
http://mirrors.aliyun.com/alpine/v3.8/main/
http://mirrors.aliyun.com/alpine/v3.8/community/

# 更新软件库
apk update
fetch http://mirrors.aliyun.com/alpine/v3.8/main/x86_64/APKINDEX.tar.gz
fetch http://mirrors.aliyun.com/alpine/v3.8/community/x86_64/APKINDEX.tar.gz
v3.8.5-67-gf94de196ca [http://mirrors.aliyun.com/alpine/v3.8/main/]
v3.8.5-66-gccbd6a8ae7 [http://mirrors.aliyun.com/alpine/v3.8/community/]
OK: 9578 distinct packages available

# 安装python3
apk add --no-cache python3 python3-dev py-pip

# 验证安装
python3 -V
Python 3.6.9
bash-4.4# pip3 -V
pip 18.1 from /usr/lib/python3.6/site-packages/pip (python 3.6)

保存镜像

docker commit dda1561ae866 textlive-python

至此，我们的拥有python环境texlive镜像就已经制作好了

服务化改造

python脚本

from flask import Flask, abort, request, jsonify
import os
import subprocess
import uuid
import base64

app = Flask(__name__)


@app.route(\'/texlive/translate/\', methods=[\'POST\'])
def translate():
    if not request.json or \'chemfig\' not in request.json:
        abort(400)
    chem_fig = request.json[\'chemfig\']
    # 由于不好测算化学方程式图形的大小，这里支持配置纸张大小，我们这里默认a5paper
    if \'paper\' in request.json:
        paper = request.json[\'paper\']
    else:
        paper = \'a5paper\'
    tempFile = open("template.tex")
    lines = tempFile.readlines()
    lines[2] = lines[2].replace("a5paper", paper)
    lines[15] = chem_fig + "\\n"
    uuidStr = str(uuid.uuid1())
    new_file_name = uuidStr + \'.tex\'
    newFile = open(new_file_name, "a+")
    for line in lines:
        newFile.write(line)
    newFile.flush()
    newFile.close()
    try:
        # 这里使用subprocess比较稳定，os.system经常会出现莫名问题，至少这个pdflatex命令用os.system会报错
        subprocess.run(["pdflatex", "-interaction=nonstopmode", new_file_name])
        pdf_string = open(uuidStr + \'.pdf\', "rb").read()
        encoded = base64.b64encode(pdf_string)
        pdf_link = "data:application/pdf;base64,{}".format(encoded)
        pdf_link = pdf_link.replace("b\'", "").replace("\'", "")
    except:
        remove_file(uuidStr)
    else:
        remove_file(uuidStr)

    return jsonify({"image": pdf_link})


def remove_file(uuid_str):
    os.system(\'rm \' + uuid_str + \'.tex\')
    os.system(\'rm \' + uuid_str + \'.log\')
    os.system(\'rm \' + uuid_str + \'.pdf\')
    os.system(\'rm \' + uuid_str + \'.aux\')


if __name__ == \'__main__\':
    app.run(host="0.0.0.0", port=8080, debug=False)

Latex模板

template.tex

\\documentclass{minimal}
\\usepackage{xcolor, mol2chemfig}
\\usepackage[a5paper, margin=10px, total={6in, 8in}]{geometry}

\\usepackage[helvet]{sfmath}
\\setcrambond{2.5pt}{0.4pt}{1.0pt}
\\setbondoffset{1pt}
\\setdoublesep{2pt}
\\setatomsep{%(atomsep)spt}
\\renewcommand{\\printatom}[1]{\\fontsize{8pt}{10pt}\\selectfont{\\ensuremath{\\mathsf{#1}}}}

\\setlength{\\parindent}{0pt}
\\setlength{\\fboxsep}{0pt}
\\begin{document}

\\chemfig{H_3C-[:30]N**6(-(=O)-(**5(-N(-CH_3)--N-))--N(-CH_3)-(=O)-)}

\\end{document}

mol2chemfig.sty

requirements.txt

Flask

startup.sh

python3 ./main.py

DockerFile

FROM texlive-python:2020
COPY main.py /home
COPY mol2chemfig.sty /home
COPY template.tex /home
COPY requirements.txt /home
COPY startup.sh /home
WORKDIR /home
EXPOSE 8080
RUN pip3 install -r requirements.txt && ls
CMD ["bash", "startup.sh"]

服务镜像制作

构建 texlive-python-api

# dockerfile构建
docker build -t texlive-python-api .
# 打tag
docker tag texlive-python-api xxx.xxx.com/xxx/texlive-python-api:2020
# 推送远程镜像仓库
docker push xxx.xxx.com/xxx/texlive-python-api:2020

跑一个试试

docker run -p 8080:8080 -d --name texlive-python-api texlive-python-api

请求body

{"paper":"a6paper",
"chemfig":"\\\\chemfig{CH_3-[:108,,1]N-[:54](-[:180,0.85,,,draw=none]\\\\mcfcringle{1.03})%\\n-[:126]N-[:198]-[:270](-[:342]\\\\phantom{N})-[:210](=[:270]O)-[:150]N(%\\n-[:210,,,2]H_3C)-[:90](=[:150]O)-[:30]N(-[:330])-[:90,,,1]CH_3}\\n\\n\\\\bigskip\\n\\n\\\\chemfig{CH_3-[:108,,1]N-[:54](-[:180,0.85,,,draw=none]\\\\mcfcringle{1.03})%\\n-[:126]N-[:198]-[:270](-[:342]\\\\phantom{N})-[:210](=[:270]O)-[:150]N(%\\n-[:210,,,2]H_3C)-[:90](=[:150]O)-[:30]N(-[:330])-[:90,,,1]CH_3}"}

postman

拷贝出来放在浏览器就可以直接访问了，这个是a6纸张的渲染效果，可以根据图的大小动态的传入纸张规格

再来个大的

{"paper":"a3paper",
"chemfig":"\\\\chemfig{CH_3-[:108,,1]N-[:54](-[:180,0.85,,,draw=none]\\\\mcfcringle{1.03})%\\n-[:126]N-[:198]-[:270](-[:342]\\\\phantom{N})-[:210](=[:270]O)-[:150]N(%\\n-[:210,,,2]H_3C)-[:90](=[:150]O)-[:30]N(-[:330])-[:90,,,1]CH_3}\\n\\n\\\\bigskip\\n\\n\\\\chemfig{\\nO%5\\n=[:270]%3\\n(\\n-[:210]%2\\n(\\n<[:150]%4\\n-[:90.4,2.094]%115\\n-[:18]%109\\n-[:330]%110\\n-[:30,,,,dlh]%111\\n-[:90]%112\\n-[:150,,,,dlh]%107\\n-[:210]%108\\n(\\n-[:162]\\\\mcfabove{N}{H}%113\\n-[:234]%114\\n-[:306,,,,dbl={73}{73}]%->115\\n)\\n-[:270,,,,dlh]%->109\\n)\\n-[:270,,,2]HN%1\\n-[:330,,2]%93\\n(\\n-[:270]%95\\n-[:210]%96\\n-[:270]%97\\n-[:330]%98\\n-[:30]%99\\n-[:330]%100\\n-[:270]%101\\n-[:210]%102\\n-[:270]%103\\n)\\n=[:30]O%94\\n)\\n-[:330]\\\\mcfbelow{N}{H}%6\\n-[:30]%7\\n(\\n<:[:90]%9\\n-[:30]%10\\n(\\n-[:330,,,1]NH_2%12\\n)\\n=[:90]O%11\\n)\\n-[:330]%8\\n(\\n=[:270]O%15\\n)\\n-[:30]\\\\mcfabove{N}{H}%13\\n-[:330]%14\\n(\\n<:[:270]%16\\n-[:330]%19\\n(\\n=[:270]O%21\\n)\\n-[:30,,,1]OH%20\\n)\\n-[:30]%17\\n(\\n=[:90]O%22\\n)\\n-[:330]\\\\mcfbelow{N}{H}%18\\n-[:30]%23\\n<:[:90]%24\\n(\\n=[:150]O%26\\n)\\n-[:30,,,1]NH%25\\n-[:90,,1]%27\\n-[:30]%28\\n(\\n=[:90]O%29\\n)\\n-[:330]\\\\mcfbelow{N}{H}%30\\n-[:30]%31\\n(\\n-[:90]%33\\n-[:30]%34\\n-[:90]%35\\n-[:30,,,1]NH_2%36\\n)\\n-[:330]%32\\n(\\n=[:270]O%37\\n)\\n-[:30]\\\\mcfabove{N}{H}%38\\n-[:330]%39\\n(\\n<:[:270]%43\\n-[:330]%44\\n(\\n-[:30,,,1]OH%46\\n)\\n=[:270]O%45\\n)\\n-[:30]%40\\n(\\n=[:90]O%42\\n)\\n-[:330]\\\\mcfbelow{N}{H}%41\\n-[:30]%47\\n(\\n<:[:90]%49\\n)\\n-[:330]%48\\n(\\n=[:30]O%51\\n)\\n-[:270,,,2]HN%50\\n-[:330,,2]%52\\n(\\n<[:30]%54\\n-[:330]%55\\n(\\n-[:270,,,1]OH%57\\n)\\n=[:30]O%56\\n)\\n-[:270]%53\\n(\\n=[:330]O%58\\n)\\n-[:210,,,2]HN%59\\n-[:270,,2]%60\\n-[:210]%61\\n(\\n=[:270]O%62\\n)\\n-[:150]\\\\mcfabove{N}{H}%63\\n-[:210]%64\\n(\\n<:[:270]%104\\n-[:330,,,1]OH%105\\n)\\n-[:180,1.732]%91\\n(\\n-[:150,,,,dlhs]O%92\\n)\\n-[:270,,,1]NH%90\\n-[:210,,1]%82\\n(\\n<[:270]%84\\n(\\n-[:330]%86\\n-[:270]%87\\n(\\n-[:210,,,2]HO%89\\n)\\n=[:330]O%88\\n)\\n-[:210]%85\\n)\\n-[:150]%81\\n(\\n=[:90]O%83\\n)\\n-[:210]\\\\mcfbelow{N}{H}%71\\n-[:150]%69\\n(\\n-[:90]%68\\n(\\n=[:30]O%70\\n)\\n-[:150]O%67\\n-[:90]%65\\n(\\n<[:30]%66\\n)\\n-[:150]%->23\\n)\\n<[:210]%72\\n-[:270]%73\\n(\\n=[:330]O%75\\n)\\n-[:210]%74\\n-[:270,,,,drh]%80\\n(\\n-[:330,,,1]NH_2%106\\n)\\n-[:210]%79\\n-[:150,,,,drh]%78\\n-[:90]%77\\n-[:30,,,,drh]%76\\n(\\n-[:330]%->74\\n)\\n}\\n"}

PS：LaTeX是一种基于ΤΕΧ的排版系统，不光是化学方程式，其他latex语法都可以通过本镜像渲染，template.tex是模板文件，对latex排版有要求的可以自行定制

参考链接

chemfig化学式转换为pdf：https://www.cnblogs.com/xiaoqi/p/chemfig.html
mol2chemfig：http://chimpsky.uwaterloo.ca/mol2chemfig/index
Chemfig中文手册：https://chemfig.man.huzheyang.cn/index.html
用latex绘制有机化学分子式：http://static.latexstudio.net/wp-content/uploads/2016/09/chemfig.pdf