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大家平時(shí)都會(huì)接觸到很多交易鏈路，比如支付、搶票等等，大量公司都會(huì)想辦法優(yōu)化交易鏈路的實(shí)際實(shí)現(xiàn)極速交易，但這個(gè)鏈路專業(yè)性和復(fù)雜度都非常高。本文做了一個(gè)簡(jiǎn)單梳理，希望能幫助大家進(jìn)行了解。

其實(shí)交易鏈路、極速交易在我們平時(shí)生活中彼彼皆是，有可能大家平時(shí)沒太留意而已，如平時(shí)網(wǎng)購(gòu)、外賣、轉(zhuǎn)賬沖值、線下掃碼支付；秒殺、春節(jié)回家搶高鐵票等等都有各自的交易鏈路和極速交易。如下圖所示電商交易鏈路：

大量公司想盡辦法和花重金去優(yōu)化交易鏈路，如：優(yōu)化交易流程減少不必流程節(jié)點(diǎn)、交易軟件(網(wǎng)站、app和客戶端)、數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫能力、采用分布式交易網(wǎng)絡(luò)、交易物理設(shè)備等等，從而提升交易速度、保障交易穩(wěn)定性、降低交易延時(shí)性和高并發(fā)量等。

然而在證券行業(yè)對(duì)交易全鏈路和極速交易更為青睞、更為執(zhí)著追求秒級(jí) -> 毫秒級(jí)-> 微秒級(jí)-> 納秒級(jí)：即所謂的“極速交易”。極速交易系統(tǒng)已經(jīng)成為證券和期貨公司“軍備競(jìng)賽”的關(guān)鍵設(shè)施。

在未開始話題之前，煩請(qǐng)大家先思考10秒：“為什么各大券商熱忠優(yōu)化交易鏈路、推崇極速交易？”。正如愛因斯坦說過：“如果我必須用一小時(shí)思考一個(gè)問題，我會(huì)花55分鐘考慮我要提出什么問題，用5分鐘時(shí)間找答案?！彼晕覀兇蠹乙桃馊ヅ囵B(yǎng)提出好問題的習(xí)慣。

證券交易全鏈路和極速交易，它兩的關(guān)系是相輔相成、相互促進(jìn)、全鏈路是基礎(chǔ)，有了全鏈路優(yōu)化才可能有“極速交易”的體驗(yàn)。當(dāng)然單點(diǎn)優(yōu)化也能帶來快的感，不是那種超快、超穩(wěn)、超全爆爽的感覺。

要聊好它兩可從：背景、定義/流程、技術(shù)、成本、市面產(chǎn)品等方面入手。讓我們一點(diǎn)一點(diǎn)的切入，一塊一塊的展開，從入門逐漸到精通之旅吧。

文章可能會(huì)有不足之處，歡迎大家給我多多提意見、留言反饋和補(bǔ)充，如有錯(cuò)誤之處，請(qǐng)大家指正，我們?cè)u(píng)論區(qū)見。主打“分享、交流”，不立人設(shè)一起學(xué)習(xí)、一起進(jìn)步。

一、背景

需求或業(yè)務(wù)要弄清它們的背景或發(fā)生場(chǎng)景，才可能設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品貼近客戶實(shí)際需求或使用場(chǎng)景，從而贏得用戶。然而證券交易全鏈路和極速交易的背景可分為三種背景：客戶需求、技術(shù)發(fā)展和政策支持，下面我們分別來聊聊吧。

1. 客戶需求

1.1.1、在股票、期貨、期權(quán)等衍生品市場(chǎng)上交易原則：價(jià)格優(yōu)先、時(shí)間優(yōu)先。自2015年以來，大量的量化私募客戶、高凈值客戶等機(jī)構(gòu)投資者和專業(yè)投資者對(duì)于交易系統(tǒng)的要求越來越高，對(duì)Ta們來說每一秒都至關(guān)重要，速度就是生命和金錢(如：新股剛上市和次新股第二波上漲、突發(fā)利好、重大利空賣出)。

1.1.2、行情數(shù)據(jù)瞬息萬變，盈利的機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)瞬即逝，擁有更低的時(shí)延、更快的響應(yīng)，意味著能精準(zhǔn)把握買賣機(jī)會(huì)和點(diǎn)位。交易系統(tǒng)的處理速度越快，就越有可能在瞬息萬變的市場(chǎng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，以至于Ta們?cè)敢飧冻鼍薮蟮拇鷥r(jià)來爭(zhēng)取一微秒的時(shí)間優(yōu)勢(shì)。

1.1.3、各大券商紛紛響應(yīng)市場(chǎng)和客戶的需求，要么自研、要么和三方聯(lián)合開發(fā)、要么采購(gòu)三方的極速交易整體解決方案和系統(tǒng)。為客戶提供了優(yōu)質(zhì)的低時(shí)延交易服務(wù)，助力公司機(jī)構(gòu)交易業(yè)務(wù)始終站在市場(chǎng)前列，搶點(diǎn)客戶和市場(chǎng)。注：一般開通極速交易投資者的資產(chǎn)要高達(dá)100W，傭金費(fèi)率是萬分之3起。

2. 技術(shù)發(fā)展

1.2.1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和金融科技的快速發(fā)展，軟件方面：特別是云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、算法、FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）、超低時(shí)延轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，硬件方面：服務(wù)器(CPU、內(nèi)存)、交換機(jī)和網(wǎng)卡更新?lián)Q代快，性能一代比一代強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)方面：有百兆、千兆和萬兆專用光纖。以下是從時(shí)延、抖動(dòng)、帶寬、吞吐量和時(shí)鐘同步等方面綜合測(cè)試評(píng)估表，如下圖所示：

圖及數(shù)據(jù)源于：上交所技術(shù)服務(wù)，若侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除

圖及數(shù)據(jù)源于：上交所技術(shù)服務(wù)，若侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除

3. 政策支持

1.3.1、證券行業(yè)中比較特殊，若僅有客戶需求，技術(shù)又能支撐客戶需求發(fā)展這永永不夠的，還得要有政策的允許和支持，像15年場(chǎng)外配資，雖然客戶有強(qiáng)烈的需求、技術(shù)又能滿足和支撐配資需求發(fā)展，最后監(jiān)管機(jī)構(gòu)依法打掉場(chǎng)外配資，挽救多少家庭。

1.3.2、解決客戶對(duì)于交易時(shí)延的極致需求，降低交易系統(tǒng)在低時(shí)延、提升交易系統(tǒng)高并發(fā)等，監(jiān)管機(jī)構(gòu)出臺(tái)和頒布了《證券期貨市場(chǎng)程序化交易管理辦法（征求意見稿）》、《證券公司收益互換業(yè)務(wù)管理辦法》和《關(guān)于加強(qiáng)程序化交易管理有關(guān)事項(xiàng)的通知》等法規(guī)及自律規(guī)則，更是為量化投資機(jī)構(gòu)提供了規(guī)范的市場(chǎng)參與指引，助力二級(jí)市場(chǎng)流動(dòng)性更加活躍。

圖及數(shù)據(jù)源于：券商中國(guó)，若侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除

二、定義/流程

證券交易鏈路和極速交易的背景上面已聊了，現(xiàn)我們一起來聊聊：證券交易鏈路和極速交易定義/流程等。

1. 證券交易鏈路

2.1.1、證券交易鏈路：證券交易鏈路是過程，整個(gè)交易過程中所涉及眾多的交易環(huán)節(jié)和參與方。一般而言，證券交易鏈路包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：交易所、券商、投資者、清算機(jī)構(gòu)、存管銀行、監(jiān)管機(jī)構(gòu)，大家各司其職共同推動(dòng)證券交易有序、健康、穩(wěn)定發(fā)展。

2.1.2、證券交易鏈路流程：登錄交易軟件->獲取行情 -> 發(fā)出下單指令->券商柜臺(tái)(服務(wù)器)->驗(yàn)資驗(yàn)券->柜臺(tái)報(bào)盤機(jī)->報(bào)送至交易所->交易所撮合成交->交易數(shù)據(jù)返回客戶。

2.1.3、衡量證券交易鏈路指標(biāo)：有5個(gè) – 往返延時(shí)指標(biāo)、交易柜臺(tái)內(nèi)部延遲、交易策略服務(wù)器至交易柜臺(tái)延遲、操作系統(tǒng)延遲。下圖是全鏈路時(shí)延的節(jié)點(diǎn)及延遲的時(shí)長(zhǎng)(注：此圖找了很久，才從南京證券科技先鋒公眾號(hào)找到，主要向大家展示延遲節(jié)點(diǎn)和時(shí)長(zhǎng))。

圖及數(shù)據(jù)源于：南京證券科技先鋒，若侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除

簡(jiǎn)單提下往返延時(shí)指標(biāo)，剩下其它指標(biāo)不太了解，待弄清楚后再和大家聊下。交易延遲高最常用的指標(biāo)是往返延時(shí)（Round Trip Time），即交易訂單從客戶策略服務(wù)器發(fā)至經(jīng)紀(jì)公司交易柜臺(tái)，交易柜臺(tái)內(nèi)部處理后發(fā)往交易所，交易所確認(rèn)報(bào)單后發(fā)送回報(bào)給交易柜臺(tái)，再?gòu)墓衽_(tái)發(fā)送至客戶策略機(jī)的一來一回整體鏈路的耗時(shí)。

2.1.4、交易鏈路上改造點(diǎn)：有低時(shí)延交換機(jī)、低時(shí)延網(wǎng)卡、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、程序代碼跨平臺(tái)適配編譯等等。

小結(jié)：1、交易鏈路如上圖，大致可以分為三部分，交易所行情送達(dá)（交易下行部分）、客戶系統(tǒng)生成交易信號(hào)和客戶委托傳輸（交易上行和交易下行部分）。其中，作為券商向客戶提供的優(yōu)化主要集中在交易所行情送達(dá)和客戶委托傳輸上。

2、交易鏈路越短越快：但要做到交易鏈路上各節(jié)點(diǎn)都最短，要花不少成本：如從黑龍江到深滬交所，南北縱橫幾千公里，需要的時(shí)間肯定比較多。如果從行情到交易軟件就放在同一個(gè)物理位置，速度肯定更有優(yōu)勢(shì)。因此券商就要把交易主機(jī)放在券商機(jī)房里（機(jī)房就在交易所：兩地和三中心），距離更近，速度就更快?！皟傻亍敝干虾：蛷V東省(東莞市)，“三中心”指上海陸家嘴證券大廈數(shù)據(jù)中心站點(diǎn)（以下簡(jiǎn)稱陸家嘴站點(diǎn)）、外高橋衛(wèi)星通信地球數(shù)據(jù)中心站點(diǎn)（以下簡(jiǎn)稱外高橋站點(diǎn)）

圖根據(jù)上海證券交易所競(jìng)價(jià)撮合平臺(tái)市場(chǎng)參與者接口規(guī)格說明書整理，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。

2. 極速交易

2.2.1、極速交易：通過券商提供的極速交易鏈路，包括主機(jī)托管、極速行情、極速柜臺(tái)和特定客戶策略交易系統(tǒng)等環(huán)節(jié)，整合為一整套高效、快速、穩(wěn)定的交易解決方案。

2.2.2、極速交易系統(tǒng)架構(gòu)圖：各家極速交易系統(tǒng)架構(gòu)圖各有不同，但也有相同之處。附上兩版架構(gòu)圖方便大家學(xué)習(xí)和交流，圖一為通用簡(jiǎn)潔的拓樸圖：

圖二：中金公司超極速交易系統(tǒng)架構(gòu)圖，架構(gòu)圖細(xì)節(jié)比較豐富方便大家較全了解和學(xué)習(xí)極速交易系統(tǒng)。

圖源于：金融電子化公眾號(hào)：江順鎖：中金公司超極速交易系統(tǒng)探索與實(shí)踐，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除

2.2.3、基于FPGA硬件加速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低延時(shí)的行情解碼架構(gòu)圖

圖源于：金仕達(dá)科技公眾號(hào)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除

三、技術(shù)

各大券商為了做到比別家先行一步，先發(fā)現(xiàn)行情機(jī)會(huì)，先委托成交，幫客戶賺別人還沒賺的錢。紛紛想盡辦法、組建團(tuán)隊(duì)、花重金去研發(fā)且落地極速交易一整套解極速交易方案和系統(tǒng)。

在開始前煩請(qǐng)大家思考10秒下：那到底有哪些因素影響交易系統(tǒng)的端到端時(shí)延？交易系統(tǒng)通常由行情柜臺(tái)、交易柜臺(tái)、策略服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備組成，交易軟件、服務(wù)器、網(wǎng)卡、交換機(jī)等軟硬件設(shè)備的性能都會(huì)直接影響交易系統(tǒng)的整體延遲。

下面我們將分為軟硬件技術(shù)和大家一起聊聊。

1. 軟件技術(shù)

3.1.1、極速交易系統(tǒng)軟件部分一般由：行情、交易、策略、風(fēng)控、賬戶、數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)消息等組成。它們往往會(huì)涉及到如下技術(shù)：全內(nèi)存、數(shù)據(jù)緩存加速、無鎖隊(duì)列技術(shù)、低延時(shí)總線、組播傳輸、負(fù)載均衡、線程綁核、數(shù)據(jù)庫(kù)高并發(fā)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和AI算法等等技術(shù)。

3.1.2、極速交易系統(tǒng)軟件部分開發(fā)工具和開發(fā)語言：一般采用C++ 或C進(jìn)行開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)高效性能；在系統(tǒng)服務(wù)層如：賬戶管理、風(fēng)控、策略、實(shí)時(shí)通知等，一般采用：Java SpingBoot 和 Java的動(dòng)態(tài)語言能力，實(shí)現(xiàn)熱部署與策略代碼的熱更新；在算法模型服務(wù)，一般采用Python進(jìn)行開發(fā)，采用成熟的 TensorFlow 、Torch 框架。采用什么開發(fā)工具和語言，要看客戶需求、公司技術(shù)積累、人才儲(chǔ)備和投入，謹(jǐn)慎選擇。

小結(jié)：1、目前主流交易平臺(tái)軟件部分一般采用C++或C比較多，為了更低延遲交易框架設(shè)計(jì)方案利用編程語言和并建立多語言平臺(tái)接入方案，兼顧交易系統(tǒng)執(zhí)行速度和交易策略模型搭建的效率。這里主要不看廣告，看療效！

2、一套完善的交易系統(tǒng)除了以上提的之處，還有滿足高性能、易管理、易開發(fā)、高可用。真的不看廣告，看療效！否則相當(dāng)麻煩會(huì)出大問題的。

3.2、硬件技術(shù)

3.2.1、一整套極速交易系統(tǒng)解決方案，當(dāng)然少不了硬件的搭配，硬件有：低延時(shí)交換機(jī)的使用、低延時(shí)網(wǎng)卡的使用、機(jī)房物理位置調(diào)整、千兆高速寬帶、網(wǎng)絡(luò)防火墻調(diào)整、API啟動(dòng)和穿透調(diào)優(yōu)、報(bào)盤機(jī)綁核、JVM性能優(yōu)化。軟硬結(jié)合、組播傳輸?shù)燃夹g(shù)來加速硬件柜臺(tái)內(nèi)的穿透延時(shí)，與極速柜臺(tái)上下游相關(guān)的模塊進(jìn)行調(diào)優(yōu)為了全鏈路調(diào)優(yōu)。

3.2.2、以上會(huì)用到不少硬件技術(shù)，對(duì)于硬件技術(shù)完全是門外漢，太深?yuàn)W了，不展開聊了以免誤人誤自。這里簡(jiǎn)單提下：FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）技術(shù)。

3.2.2.1、FPGA（Field- Programmable Gate Array），即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在 PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展出來的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。

3.2.2.2、FPGA 普遍用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路模塊，用戶可對(duì) FPGA 內(nèi)部的邏輯模塊和 I/O模塊重新配置，以實(shí)現(xiàn)用戶的需求。它還具有靜態(tài)可重復(fù)編程和動(dòng)態(tài)在系統(tǒng)重構(gòu)的特性，使得硬件的功能可以像軟件一樣通過編程來修改。

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3.2.2.3、FPGA 的設(shè)計(jì)流程包括算法設(shè)計(jì)、代碼仿真以及設(shè)計(jì)、板級(jí)調(diào)試，設(shè)計(jì)者以及實(shí)際需求建立算法架構(gòu)，利用 EDA 建立設(shè)計(jì)方案或 HD 編寫設(shè)計(jì)代碼，通過代碼仿真保證設(shè)計(jì)方案符合實(shí)際要求，最后進(jìn)行板級(jí)調(diào)試，利用配置電路將相關(guān)文件下載至 FPGA 芯片中，驗(yàn)證實(shí)際運(yùn)行效果。

3.2.3、FPGA的整體架構(gòu)：主要包括可配置邏輯塊 CLB（Configurable Logic Block）、輸入輸出塊 IOB（Input Output Block）、內(nèi)部連線（Interconnect）和其它內(nèi)嵌單元四個(gè)部分。

3.2.4、FPGA開發(fā)流程：利用 EDA 開發(fā)軟件和編程工具對(duì) FPGA 芯片進(jìn)行開發(fā)的過程。FPGA的開發(fā)流程一般如下圖所示，包括功能定義／器件選型、設(shè)計(jì)輸入、功能仿真、邏輯綜合、布局布線與實(shí)現(xiàn)、編程調(diào)試等主要步驟。具體可自行百度進(jìn)行了解。

3.2.4、FPGA行情開發(fā)：基于FPGA的硬件加速的方法進(jìn)行行情的處理，F(xiàn)PGA有可編程、低延時(shí)的特性，基于RTL（寄存器傳輸級(jí)）級(jí)的邏輯編程，可以定制各種解碼方案，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行處理，達(dá)到極低的延時(shí)，滿足金融證券交易者對(duì)低延時(shí)的需求。將通過萬兆以太網(wǎng)傳輸而來的行情信息送入FPGA中，再由FPGA進(jìn)行行情的解碼，過濾不需要的行情，發(fā)送給客戶服務(wù)器，客戶獲得行情信息。具體可自行百度進(jìn)行了解。

好了有關(guān)硬件及硬件編碼只能聊到這里了，真的是不了解實(shí)在是太深?yuàn)W了，推薦大家有空去知呼看看：艾克雄寫的一篇文章：什么是FPGA？FPGA 簡(jiǎn)介。

四、成本

通過前面和大家聊了相關(guān)極速交易解決方案、交易系統(tǒng)的內(nèi)容，在不同程度上對(duì)Ta們有了了解，進(jìn)一步介紹搭建極速交易解決方案、系統(tǒng)需要花費(fèi)的成本，分別從軟件、硬件等角度向大展示，可能不一定準(zhǔn)確，供大家參考和學(xué)習(xí)。

基于以上內(nèi)容很難估算一套極速交易解決方案和交易系統(tǒng)的成本，預(yù)估成本在：5000萬以上，開發(fā)和維護(hù)基于FPGA的交易系統(tǒng)比較復(fù)雜，需要專門的技能和專業(yè)知識(shí)?？紤]使用基于FPGA的解決方案的金融機(jī)構(gòu)應(yīng)評(píng)估其是否擁有內(nèi)部專業(yè)知識(shí)來開發(fā)和維護(hù)這些系統(tǒng)，或者是否需要外包這項(xiàng)工作。

五、市面產(chǎn)品

5.1、一個(gè)市場(chǎng)繁榮與發(fā)展離不開，市場(chǎng)上廠商的努力與貢獻(xiàn)。以下收集到各廠商產(chǎn)品信息，數(shù)據(jù)源于：各廠家官網(wǎng)、公眾號(hào)、實(shí)盤和券商路演反饋，盡量做到公正和準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)僅供參考慮不做任何實(shí)際性建議，歡迎大家留言，一起優(yōu)化下數(shù)據(jù)。（如：數(shù)據(jù)有不實(shí)煩請(qǐng)聯(lián)系修改，更歡迎其它廠商提供產(chǎn)品信息）。

注：速度方面：同一系統(tǒng)上的不同券商、同一券商上的不同系統(tǒng)都會(huì)因防火墻、硬件配置、網(wǎng)絡(luò)、調(diào)優(yōu)等會(huì)有差異。

5.2、源本打算收集各券商自研極速產(chǎn)品，但實(shí)在太難收集（歡迎券商提供產(chǎn)品信息）。

文章寫到這里就結(jié)束了，文章可能會(huì)有不足之處，歡迎大家給我多多提意見、留言反饋和補(bǔ)充，如有不妥之處，煩請(qǐng)大家指正，我們?cè)u(píng)論區(qū)見。

參考資料

1、【交易技術(shù)前沿】低延時(shí)網(wǎng)卡虛擬化在證券極速交易系統(tǒng)的最佳實(shí)踐 -上交所技術(shù)服務(wù)

2、FPGA技術(shù)在極速交易場(chǎng)景的應(yīng)用示范 -證券信息技術(shù)研發(fā)中心

3、申萬宏源聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室低時(shí)延技術(shù)負(fù)責(zé)人張宏的主題演講——《證券低時(shí)延交易系統(tǒng)全鏈路自主可控創(chuàng)新實(shí)踐》

4、江順鎖：中金公司超極速交易系統(tǒng)探索與實(shí)踐

5、各廠商公司官網(wǎng)，公眾號(hào)

6、知乎 – 話題：現(xiàn)場(chǎng)可編輯邏輯門陣列（FPGA）