高频交易超低延迟应用解决方案2014

期货行业高频/程序化交易解决方案1方案概述超低延迟计算处理、网络传输及IO吞吐性能对于期货行业IT系统至关重要。在期货交易中，如果获取最新股票、期权及其他金融市场信息并采取行动的速度能够比竞争对手快几纳秒，将意味着每秒钟可能多创造数百万人民币的财富。因此交易系统具备低延时以及处理高并发交易的能力，将成为期货公司的核心竞争力。2设计原则建立一套能最大限度地满足用户实际需要，在安全、稳定运行的前提下，技术又处于领先地位的低延时及处理高并发订单的交易系统是西安太阳计算机有限责任公司（以下简称西安太阳）为期货行业用户设计方案的基本出发点。方案设计参考用户现场测试结果，根据用户对未来应用模式及业务量需求预测为前提，强调低延时、高并发交易以及设计方案可行性、合理性、可扩展性等，架构设计和系统选型遵循以下原则：（1）业务网络超低延迟的技术领先（2）整体交易系统设备低成本、易运维、易管理（3）符合业务量要求和业务不断增加的扩展需求业务网络低延时整体低成本、易运维、易管理符合客户性能需求扩展性、兼容性较强符合开放性设计原则方案设计原则3总体设计3.1期货会员单位交易系统IT现状经过前期与期货会员单位客户的详细调研，会员单位交易系统物理拓扑如下图所示：交易所XX交易系统会员单位自有系统核心交换机会员单位以太网路由器大多数期货会员单位交易系统网络由千兆以太网环境组建，个别会员单位使用万兆网络；其中的交易系统由一台或多台标准x86工业架构服务器组成，交易应用程序以IP协议运行，运行结果通过核心交换机及路由器传送给交易所，经过交易所交易平台处理后，数据再返回到会员单位的交易系统当中，完成一次交易过程。3.2需求分析经过前期调研，期货会员单位情况：一个交易订单的数据量大小通常为16-64个字节左右根据各家会员单位现有交易系统环境的不同，完成一次交易的时间为0.6ms-3.5ms之间（即从会员单位交易系统==发出=交易所交易平台==返回=会员单位交易系统）；在期货行业竞争日益激烈的今天，完成一次交易用时的长短直接影响到各个会员单位的经济利益，所以降低单次交易的延时成为了各家会员单位迫切需要解决的问题。3.3逻辑架构会员单位交易系统逻辑架构图如下所示：基础设施层配电系统制冷系统监控系统硬件系统层服务器网络存储操作系统层Linux内核参数系统服务支撑环境层加速软件开发环境中间件应用交付层交易应用软件(CTP飞马……)期货会员单位交易系统组成系统环境其逻辑架构由5层组成；NO主要构成项摘要优化等级1应用交付层部署着交易应用程序，例如Femas交易软件；涉及2支撑环境层由消息通信软件、程序加速软件等环境软件组成重要3操作系统层包括系统服务、内核参数等；重要4硬件设备层包括服务器、网络、存储等硬件设备；服务器：UltraLABHS460超低延迟系列网络设备：Mellanox交换设备网卡：Mellanox网卡非常重要5基础设施层主要由一些机房基础设施组成；4高频/程序化交易超低延迟系统解决方案从用户所需低延时、高并发交易这一实际需求出发，为不同期货会员单位客户量身制定了超低延迟交易解决方案。4.1基础版--小规模期货公司推荐方案适用于用户规模不大，IT资源有限的小规模期货会员单位，这类客户对网络延时要求并非苛刻，采用基础版部署方式就可以满足其交易系统性能需求；基础版网络架构清晰，对用户现有环境改变较小；采用基础版部署方式其交易延时比现有环境降低了20%。交易所XX交易系统会员单位自有系统Mellanox交换机会员单位以太网防火墙运行环节解释：交易系统服务器运算网络通过Mellanox交换机相连接，其交易运算部分以tcp/ip协议运行，运算结果以通过服务器传送给核心交换机，再通过防火墙发送给交易所。还提供网络优化服务，优化后网络延时可以降低28%以上。基础版使用了加速软件及优化服务进一步降低了网络传输延时，经实际测试得知网络延时可以降低28%以上。基础版配置：O主要环节设备名称与型号推荐规格数量1硬件设备层超低延迟服务器UltraLABHS460系列1台2Mellenox网络交换机10242台3低延迟网卡ConnectX-340GbE以太2块4操作系统层网络优化数讯机房实际拓扑交易所联通互联网电信互联网飞马交易系统VPN托管、普通用户接入中金飞马托管服务器数讯机房汇聚交换机防火墙管理网交换机飞马管理专线路由器电信专线联通专线核心交换机托管服务器Failover电信专线联通专线基金证券专线路由器机房专线路由器（其他客户）专线防火墙测试案例：1、测试环境：服务器：两台HPDL380pGen8服务器交换机：一台1024交换机HCA卡：两块单端口ConnectX-3的以太网40GbEHCA卡操作系统：RHEL5.8_x64OFED_drivers：MLNX_OFED_LINUX-1.5.3-3.1.02、测试数据如下表所示：协议数据包大小（Byte）1GbE(us)40GbE(us)优化后(us)TCP135.047.525.506436.557.895.7620039.728.075.8950048.718.506.21102457.208.886.48UDP132.736.224.566434.416.384.6820036.867.095.2050045.827.405.43102455.327.815.73从测试结果上可以看出:(1)在千兆以太网环境下TCP的平均延时为43.44us，UDP的平均延时为41.03us；(2)采用Mellanox交换机之后TCP的平均延时为8.17us比千兆降低了81.2%，UDP的平均延时为6.98us比千兆降低了82.9%；优化之后TCP的平均延时又降低了27.1%为5.96us，UDP的平均延时又降低了26.6%为5.12us。4.2高级定制版---大型期货公司推荐方案高级定制版适用于大型期货会员单位，这类客户对网络延时要求及其苛刻，只有采用高级定制版部署方式，对其IT系统环境进行重新构建才能满足其交易系统性能需求；高级定制版可以根据用户需求进行量身定制，在具备稳定、安全的前提下还拥有超低的交易延时，让这类会员单位在期货交易中屡占先机；采用高级定制版部署方式其交易延时比现有环境降低了40%。硬件系统层高性能加速卡Infiniband网络操作系统层Infiniband网络优化支撑环境层加速软件系统环境加速软件优化系统内核、服务优化硬件系统层高性能加速卡Mellanox网卡操作系统层网络优化支撑环境层加速软件系统环境加速软件优化系统内核、服务优化高级定制版配置：NO主要环节设备名称与型号推荐规格数量1硬件系统层超低延迟交易服务器UltraLABHS460系列2Mellenox网络交换机10243低延迟网卡ConnectX-340GbE以太4Mellanox网线5操作系统层网络优化6支撑环境层加速软件、加速软件5UltraLABHS460极速服务器介绍UltraLABHS460极速服务器，是目前拥有最先进计算架构、具有超低延迟性能的在线实时交易专业服务器，除了稳定、可靠、高冗余外，在CPU处理速度和延迟响应、内存带宽、硬盘iops和响应、网络端口数据接收与发出响应，提供无与伦比最强大的超低延迟、极速响应、极速计算能力最新2014款配置规格：型号HS460HS560ProHS560Max定位毫秒级延迟应用微秒级延迟应用微秒级延迟应用特点精准型高速型极速型CPU性能6核3.7Ghz（0延迟）6核3.7~Ghz（超频,0延迟）8核*3.4~Ghz（超频，0延迟）芯片组IntelC602+PCHIntelX79+PCH最大内存最大256GBDDR31866ECC最大64GBDDR31866ECC最大64GBDDR31866ECC扩展槽4个PCI-E3.0x8，3PCI-E3.0x4图卡集成集成集成系统盘400GBSSD盘（企业级，带冗余，70us延迟)400GBSSD盘+800GBSSD卡(企业级，30us延迟)数据盘可选：双通道高速阵列（读写分离）网口千兆高性能网卡万兆高性能网卡（1us延迟）光驱DVD刻录机型外观2U机架式电源500W1+1冗余操作系统Windows2008、2012、Linux64位6方案优势西安太阳期货行业交易加速解决方案是为期货行业用户量身定制的交易系统低延时、高并发解决方案。该方案具备以下几点优势：交易系统延时和用户现有环境比最高可降低60%以上。支持CTP，Femas交易应用程序。满足不同规模期货会员单位对交易系统低延时、高并发的需求。交易系统运行稳定性强、易于维护、易于扩展。与同类机器比最快的UltraLAB超低延迟交易服务器