molli—读取 xtc 文件，快速

纯 Rust 实现的 Gromacs xtc 文件格式 读取器。

molli 尝试从磁盘读取最少的字节数。为此，该库提供了一系列选择方法，用于轨迹中的 帧 和每个帧中的 原子。这种选择允许进行一些有趣的优化——只有必要的位置被解压缩。同样，在最初只读取有限数量的压缩字节的场合。在需要选择帧顶部位置子集的大型轨迹的应用中，这种缓冲读取特别强大。这种缓冲读取在磁盘读取速度特别低时非常有用，例如通过网络文件存储。

为了方便在现有分析工具中使用，molli 提供了一套绑定，允许从 Python 访问其函数。

molli 还可以作为命令行工具安装，用于缩短和过滤 xtc 文件。

注意： molli 状态相当稳定，已在野外使用。请务必谨慎并验证结果。对任何工具的盲目信任是不负责任的。

如有任何问题，请随时与我联系 联系。

安装

命令行应用程序

cargo install molly

用法

使用 molli 命令，可以对 xtc 文件进行过滤和缩短。可以选择帧以及帧内的原子。

• 可以使用 -f/--frame-selection 选项选择帧，使用 start:stop:step 范围，这与 Python 中的范围类似。
• 可以使用 -a/--atom-selection 选项选择前 n 个原子。

以下是可能使用的简要展示。

# List all options.
molly --help

# Print a summary of a trajectory to standard out.
molly --info big.xtc

# Trajectories can be filtered in a number of ways. Here are a few combinations.
# Select the 100th to the 600th frame in steps of two. From those, store only the first 161 atoms.
molly big.xtc out.xtc --frame-selection 100:600:2 --atom-selection 161
molly big.xtc out.xtc -f 100:600:2 -a 161  # With shorter arguments.

# Reverse a selection. Here we use it to select the last frame.
molly big.xtc last.xtc --reverse-frame-selection --frame-selection :1
molly big.xtc last.xtc -Rf :1  # With shorter arguments.

# Reverse a trajectory.
molly big.xtc rev.xtc --reverse

# For any of these filtering commands, the frame times and steps can be written to standard out.
molly big.xtc rev_last_ten.xtc -rRf :10 --steps --times

作为库

要在Rust项目中使用molly，请将此存储库添加到您的Cargo.toml依赖项中。在crates.io上找到molly：crates.io上的molly。

作为Python模块

cargo（提供Rust编译器）是构建Python绑定所需的。 （稳定的工具链就足够了。）

要安装此模块，请运行以下命令。它将自动克隆存储库并从正确的目录安装Python库。

pip3 install 'git+https://git.sr.ht/~ma3ke/molly#egg=molly&subdirectory=bindings/python'

或者，克隆存储库，进入绑定目录，然后使用pip从那里安装。

git clone https://git.sr.ht/~ma3ke/molly
cd molly/bindings/python

# Perhaps you want to use/create a virtual environment first.
python3 -m venv venv
source venv/bin/activate

pip3 install .

示例

在examples目录中可以找到一些有用的示例程序。其中一些可以用来与其他xtc读取器实现进行基准测试，或者创建测试文件。

注意： 我目前将它们留在这里，但最终我会删除或基本更改这些示例中的许多。

为了访问这些示例，请克隆存储库并构建它们。

git clone https://git.sr.ht/~ma3ke/molly
cd molly
cargo build --release --examples
target/release/examples/<name> [options]

或者直接运行

cargo run --release --example <name>

测试

库包括一些内部机制和集成测试（包括与其他库产生的值进行比较）。请注意，使用--release标志运行测试是首选的，因为调试构建运行得相当慢。

cargo test --release

性能和基准测试

如果您感兴趣，可以运行提供的基准测试！

cargo bench

此外，仓库中还有一些基准测试脚本。我可能会在稍后将其整理成一张整洁的表格。目前，一些内容仍然可能发生变化。尽管我们可以看到molly的性能故事的大致轮廓，但这还不是做出硬性承诺的时候。

看起来molly比广泛使用的Gromacs实现xdrf（约快2倍），比chemfiles实现（约快4倍）。

对于缓冲实现，这个差距稍微小一些。当考虑磁盘I/O时，缓冲读取比非缓冲读取慢约20%。但在只选择每帧顶部子集的位置的非常大的轨迹中，这种优势是相当明显的。

Marieke Westendorp，2024