概 述

程序化交易、量化交易的快速發(fā)展凸顯了交易系統(tǒng)運(yùn)行效率的重要性，通過運(yùn)用先進(jìn)的軟硬件技術(shù)，最大限度地提升交易通道的速度，有助于幫助用戶捕捉轉(zhuǎn)瞬即逝的交易機(jī)會(huì)，在證券市場(chǎng)中獲得更高的收益。但同時(shí)，證券業(yè)務(wù)的復(fù)雜性意味著，交易系統(tǒng)不僅需要考慮硬件選型與軟件優(yōu)化，以獲得更高的性能，同時(shí)也需要統(tǒng)籌考慮總體擁有成本 (TCO)、服務(wù)質(zhì)量 (QoS) 等因素，從而幫助客戶提升在證券市場(chǎng)的投資收益。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，深圳市金證科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱：金證）與英特爾在過去幾年中進(jìn)行了密切合作，推出了基于英特爾 架構(gòu)的金證極速交易系統(tǒng)，采用了英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器以及英特爾 oneAPI 等軟件工具，顯著提升了業(yè)務(wù)效率、降低了業(yè) 務(wù)時(shí)延。在雙方新一輪的合作中，金證極速交易系統(tǒng)搭載了最新推出的第五代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器，在 5000 TPS 場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)了低至 2.02 微秒的上行性能和 1.55 微秒的下行性能1 。同時(shí)，系統(tǒng)還采用了英特爾 Speed Select 技術(shù)（英特爾 SST），將系統(tǒng)的 P90 時(shí)延降低 32%，P99 時(shí)延降低 83%。

挑戰(zhàn)：金證極速交易系統(tǒng)

旨在進(jìn)一步提升性能與穩(wěn)定性

在開展策略交易的高端客戶中，以機(jī)構(gòu)投資者為主，其中私募基金占了重要的比重。近年來，伴隨著金融市場(chǎng)的活躍，私募基金迎來了爆發(fā)式的增長(zhǎng)。中國(guó)證券投資基金業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的私募基金管理人登記及產(chǎn)品備案月報(bào)顯示，截至 2024 年 2 月，私募基金管理總規(guī)模為 20.33 萬億元，管理基金數(shù)量 153756 只2 。

同時(shí)，隨著投資工具的豐富，私募基金的投資策略多樣化起來，阿爾法策略、套利策略、相對(duì)價(jià)值策略、管理期貨策略等借助于金融衍生品的策略受到歡迎，并且在當(dāng)今市場(chǎng)環(huán)境下取得了不錯(cuò)的收益。要捕捉轉(zhuǎn)瞬即逝的交易機(jī)遇，就需要通過證券交易系統(tǒng)，執(zhí)行程序化、量化交易。因此，證券交易系統(tǒng)的交易速度在很大程度上影響了套利策略的實(shí)現(xiàn)能力。

作為證券行業(yè)核心交易 IT 供應(yīng)商，金證自 2012 年起開始投身于新一代極速交易系統(tǒng)研發(fā)中。金證推出的極速交易系統(tǒng)是針對(duì)需要做高頻率、極速交易的機(jī)構(gòu)投資者而開發(fā)的一套極速交易系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于交易與清算分離原則，采用全內(nèi)存、低延時(shí)等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)微秒級(jí)交易處理及交易查詢，提供訂單委托、委托撤單、成交回轉(zhuǎn)、實(shí)時(shí)委托查詢、實(shí)時(shí)成交查詢等高實(shí)時(shí)性的交易相關(guān)功能。該系統(tǒng)能夠支持程序化交易、算法交易、高頻交易等新型、專業(yè)化投資交易手段的便利接入。

圖 1. 金證極速交易系統(tǒng)架構(gòu)

金證極速交易系統(tǒng)整體基于金證微架構(gòu)技術(shù)平臺(tái)開發(fā)，采用多活架構(gòu)與組件化理念設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能的靈活擴(kuò)展；系統(tǒng)支持主備、多活等多種部署模式，基于 Raft 一致性算法，可實(shí)現(xiàn)主備、容災(zāi)之間的自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)連續(xù)和系統(tǒng)多活。系統(tǒng)在原有技術(shù)架構(gòu)基礎(chǔ)上，新增獨(dú)立的新極速模塊，新極速模塊僅完成委托申報(bào)和成交回轉(zhuǎn)功能，減少線程切換，性能實(shí)現(xiàn)突破性飛躍。

在金證與英特爾的既往合作中，雙方成功通過版本迭代、硬件升級(jí)與軟件調(diào)優(yōu)，降低了委托業(yè)務(wù)的時(shí)延，并通過英特爾 oneAPI 庫大幅提升了風(fēng)控計(jì)算的效率。著眼于當(dāng)前及未來的證券交易需求，雙方開展了新一輪的優(yōu)化工作，以達(dá)成如下目標(biāo)：

進(jìn)一步提升交易效率、降低交易時(shí)延

從金證極速交易系統(tǒng)的極速訂單流程來看，其包含了接入、業(yè)務(wù)、報(bào)盤、內(nèi)存庫等主要進(jìn)程，這些進(jìn)程對(duì)于 CPU 的峰值性能非常敏感，因此，通過采用更高性能的 CPU，將有助于提升交易效率、降低時(shí)延。

提升交易系統(tǒng)的時(shí)延穩(wěn)定性，提高服務(wù)質(zhì)量

時(shí)延穩(wěn)定性對(duì)于證券交易有著至關(guān)重要的影響，特別是在業(yè)務(wù)高峰期，CPU 利用率提升、資源競(jìng)爭(zhēng)等會(huì)帶來交易時(shí)延波動(dòng)，時(shí)序圖上出現(xiàn) “毛刺”，可能導(dǎo)致交易效率降低，這就需要通過進(jìn)一步的優(yōu)化，來提升穩(wěn)定性。

解決方案：采用第五代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器與英特爾 SST 進(jìn)行方案升級(jí)

在之前合作成果的基礎(chǔ)上，金證將極速交易系統(tǒng)的 CPU 升級(jí)為第五代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器。第五代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器擁有更可靠的性能，更出色的能效。它在運(yùn)行各種工作負(fù)載時(shí)均可實(shí)現(xiàn)顯著的每瓦性能增益，在 AI、數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)和科學(xué)計(jì)算的性能和總體擁有成本 (TCO) 方面亦有更出色的表現(xiàn)。相較上一代產(chǎn)品，第五代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器可在相同功耗范圍內(nèi)提供更高的算力和更快的內(nèi)存。由于 CPU 內(nèi)部架構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，即使與相同規(guī)格參數(shù)（如核數(shù)、頻率、緩存、 TDP 等）的上一代產(chǎn)品比較，CPU 性能也有可觀的提升。此外，它與上一代產(chǎn)品的軟件和平臺(tái)兼容，因此部署新系統(tǒng)時(shí)可大大減少測(cè)試和驗(yàn)證工作。

圖 2. 第五代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器具備強(qiáng)大性能

在性能驗(yàn)證中，金證極速交易系統(tǒng)采用了英特爾 至強(qiáng) 金牌 6544Y 處理器。該處理器提供了多達(dá) 16 個(gè)核心、32 個(gè)線程，使其將部分核心與交易服務(wù)綁定之外，還能夠有充足的核心分配給風(fēng)控服務(wù)，保證性能的釋放。

測(cè)試數(shù)據(jù)如圖 3 所示，在 5000 TPS 的測(cè)試場(chǎng)景中，第五代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器的訂單提交時(shí)間（上行性能）中位數(shù)為 2.02 微秒，相較于第四代處理器的 2.54 微秒，交易時(shí)間降低約 20.5%；下發(fā)訂單時(shí)間（下行性能）中位數(shù)為 1.55 微秒，相較于第四代處理器的 1.84 微秒降低約 15.8%；同時(shí)，上行性能相比第二代處理器的 2.98 微秒降低約 32.2%8 。

圖 3. 金證極速交易系統(tǒng)在不同代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器上的上行性能對(duì)比

針對(duì)委托交易時(shí)延不穩(wěn)定的問題，金證嘗試采用英特爾 SST 技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。金證采用了英特爾 SST 的 SST-Turbo Frequency (SST-TF)、SST-Core Powe (SST-CP) 兩種模式。其中，英特爾 SST-TF 允許增加一定數(shù)量?jī)?nèi)核（高優(yōu)先級(jí)內(nèi)核）的最大 Turbo 頻率，以降低 CPU 其余內(nèi)核（低優(yōu)先級(jí)內(nèi)核）上的最大 Turbo 頻率。在某些工作負(fù)載中，有少數(shù)內(nèi)核會(huì)成為系統(tǒng)整體性能的瓶頸，通過使用英特爾 SST-TF 為這些核心分配更高的頻率，可以在不改變軟件的情況下實(shí)現(xiàn)顯著的性能優(yōu)化。

SST-CP 通過為每個(gè) CPU 核分配優(yōu)先級(jí)來提供 CPU 核功率/性能的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)，從而按優(yōu)先級(jí)順序滿足每個(gè)核的功率要求。這允許用戶指定頻率層以滿足其工作負(fù)載的需要。SST-CP 可以與 P 狀態(tài)、Turbo Boost 和其他速度選擇技術(shù)等功能相結(jié)合，使平臺(tái)能夠在最關(guān)鍵的時(shí)間為最關(guān)鍵的工作負(fù)載通電并排定頻率優(yōu)先級(jí)。

圖 4. 英特爾 SST-TF 功能示例

圖 5. SST-CP 功能示例

由于英特爾 至強(qiáng) 金牌 6544Y 處理器可以支持全核運(yùn)行最大 Turbo 頻率，因此金證極速交易系統(tǒng)在 CPU 全核開啟 SST，并測(cè)試了委托時(shí)延性能的變化。測(cè)試數(shù)據(jù)如圖 6 所示，當(dāng)開啟 SST 之后，P90 時(shí)延（90% 的調(diào)用時(shí)延都在特定值以下）降低 32%，P99 時(shí)延（99% 的調(diào)用時(shí)延都在特定值以下）降低 83%，有效優(yōu)化了低時(shí)延委托毛刺問題9 。

圖 6. 關(guān)閉/開啟 SST 委托時(shí)延性能對(duì)比（越低越好）

收 益

在升級(jí)為第五代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器，并開啟英特爾 SST 之后，金證極速交易系統(tǒng)的委托交易性能與時(shí)延穩(wěn)定性有了顯著的提升，這能夠?yàn)橛脩魩硪韵率找妫?/p>

提升了全鏈路的交易速度，在瞬息萬變的證券市場(chǎng)環(huán)境中，幫助客戶敏銳抓住轉(zhuǎn)瞬即逝的市場(chǎng)機(jī)遇，推動(dòng)獲利的最大化。

提升了委托業(yè)務(wù)時(shí)延的穩(wěn)定性，降低了低時(shí)延委托的毛刺問題，從而能夠?yàn)榭蛻籼峁笆冀K如一”的服務(wù)質(zhì)量與體驗(yàn)。

釋放了第五代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器的硬件潛力，提升了性能密度，有助于控制服務(wù)器節(jié)點(diǎn)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)更高的成本效益。

展 望

在如今的證券交易市場(chǎng)中，機(jī)構(gòu)投資者要求更快的交易系統(tǒng)，支撐制定高頻交易策略、實(shí)現(xiàn)高收益的投資目標(biāo)。近年來，各大券商也紛紛加大 IT 投入，積極布局極速交易系統(tǒng)建設(shè)，全面賦能業(yè)務(wù)增長(zhǎng)。在此背景下，金證緊抓機(jī)遇，持續(xù)夯實(shí)金融科技能力建設(shè)，不斷實(shí)現(xiàn)極速交易技術(shù)迭代，并推出了金證極速交易系統(tǒng) KFOS 3.7，進(jìn)一步提升產(chǎn)品性能。

通過采用第五代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器、英特爾 SST，金證極速交易系統(tǒng)在性能、時(shí)延穩(wěn)定性等方面獲得了進(jìn)一步提升。在此基礎(chǔ)上，雙方將在未來進(jìn)行深度合作，探索如何進(jìn)一步利用第五代英特爾 至強(qiáng) 可擴(kuò)展處理器搭載的創(chuàng)新技術(shù)，釋放硬件潛能，助力打造更加卓越的極速交易系統(tǒng)，幫助用戶獲得更高收益。

審核編輯：劉清