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X X 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 L i n u x 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 ( C T P 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： UltraLAB HS460 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X X 交 易 系 统会 员 单 位 自 有 系 统M e lla n o x 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 UltraLAB HS460 系列 1 台 2 Mellenox 网络交换机 1024 2 台 3 低延迟网卡 ConnectX-3 40GbE 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V P N 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F a i l o v e r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 HP DL380p Gen8 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 40GbE HCA 卡 操作系统： RHEL 5.8_x64 OFED_drivers： MLNX_OFED_LINUX-1.5.3-3.1.0 2、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) TCP 1 35.04 7.52 5.50 64 36.55 7.89 5.76 200 39.72 8.07 5.89 500 48.71 8.50 6.21 1024 57.20 8.88 6.48 UDP 1 32.73 6.22 4.56 64 34.41 6.38 4.68 200 36.86 7.09 5.20 500 45.82 7.40 5.43 1024 55.32 7.81 5.73 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 I n f i n i b a n d 网 络操 作 系 统 层 I n f i n i b a n d 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 M e l l a n o x 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 UltraLAB HS460 系列 2 Mellenox 网络交换机 1024 3 低延迟网卡 ConnectX-3 40GbE 以太 4 Mellanox 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 5 UltraLAB HS460 极速 服务器介绍 UltraLAB HS460 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 HS460 HS560Pro HS560Max 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 3.7Ghz （超频 ,0 延迟） 8 核 *3.4Ghz （超频， 0 延迟） 芯片组 Intel C602+PCH Intel X79+PCH 最大内存 最大 256GB DDR3 1866 ECC 最大 64GB DDR3 1866 ECC 最大 64GB DDR3 1866 ECC 扩展槽 4 个 PCI-E 3.0 x8， 3 PCI-E 3.0 x4 图卡 集成 集成 集成 系统 盘 400GB SSD 盘 （企业级，带冗余， 70us 延迟 ) 400GBSSD 盘 +800GB SSD 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 500W 1+1 冗余 操作系统 Windows 2008、 2012、 Linux 64 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