【交易技术前沿】FPGA技术在沪深行情加速的应用

原信头:FPGA技术在沪深义卖市场的专心致志



作者:郑继祥、张建国、张立生、王先平、李小波、余坚

(招商保安的保密的责任公司

摘要:

在保安的市在实地任务的,援用创纪录的交替神速,得益时机转瞬即逝的,具有较低的推延、更快的回报或回复,这预示咱们可以诱惹推销和推销的时机和地位。现场可编顺序性门阵列(简化 与全体与会者的软件系统比拟,FPGA技术,可预测的超低推延,这项技术已使充满于华尔街。、高频市等在实地任务的明快。

招商保安的境内保安的公司,FPGA的技术成果乍取得成,依FPGA的武器装备沪深义卖市场系统的默认。该系统自拿来以后,记录了用户的高处认可。,真实市的延续亚一百万分经过秒级义卖市场发球者。

本文次要绍介怎样默认商厦的武器装备苏醒,它包含系统的设计和默认、系统的测归结为与系统的强可扩张性,召唤对FPGA技术的深思和专心致志有所扶助,为显影剂提出中间定位技术参照,产生良好的术语生态球。

钥匙词:FPGA、上海、申哲二级、异构组织、义卖市场吃水开动机器、全部手写的援用、Fin-lib、生态系统

一、概述

低市推延的应战

在保安的市在实地任务的,得益时机转瞬即逝的,作废市推延是财产倾斜飞行市的果心目的经过。。眼前,海内银交易的市系统大做切片是A,市苏醒的瓶颈路段,无法满意超低推延的市销路。和 倾斜飞行科学技术开展,杂多的算法事务、定量市的衰亡,银交易追求作废市推延的结实正晋级,变成次要倾斜飞行机构面临的果心应战经过。主要地最近几年中,顺序性市的连锁商店运用,全体与会者的软件技术或以软件为果心的苏醒技术难以满意一百万分经过秒级的实时处置和实时回报或回复的召唤。业界正追求优美的体型低推延市系统的receiver 收音机。,依GPU、FPGA武器装备的并联的苏醒技术早已逐步进入,变成倾斜飞行科学技术在实地任务的的热的漂移,它是华尔街的主流技术经过。

扩大某人的权力市推延刚才怎样苏醒财务创纪录的。FPGA具有武器装备设计效能、低功耗、低推延首数。依RTL(流露) Transfer Level:流露使调动级的逻辑设计,可定做的交际一致,如TCP/IP堆栈垃圾场、杂多的音讯编码和解码(如紧紧地一致解码,默认创纪录的并联的和管道并联的,默认极低的系统推延和极高的系统生发小题大做能力。

3月在上海和深圳乍成专心致志FPGA技术

最近几年中,跟随海内倾斜飞行义卖市场的紧紧地开展和扩张,正视高机能的工业界交际系统、高可靠、高生发小题大做能力、低推延开展方向。第三方倾斜飞行科学技术公司,接踵拿来了依FPGA的合意的人,尤其在提前地交易,运用fpg剥削杂多的专心致志顺序,免得援用、市、风控等在实地任务的,成效平淡无奇的,为世纪年头FPGA的专心致志和开展提出了参照。。

建筑物选择招商保安的远在2016年设计FPGA技术的专心致志,有组织的FPGA同胎仔,启动中间定位技术深思和评价,评价谋划已经过净独自海损不赔、OpenCL+RTL异构、RTL 软件同分异构现象等,终极依倾斜飞行和使更叠产生系统的波动性、系统可扩张性、足足思索healt,选择RTL 软件的异构架构。

为什么选择FPGA技术苏醒MarkeFPGA同胎仔对沪深行情从市所将前置机VDE/MDGW至行情专心致志客户端的时延按某路线发送举行辨析(见图1-1沪深保安的市所义卖市场推延示意图),眼前,业界运用软件来解码义卖市场,提出义卖市场发球者。这些义卖市场解码发球者有很大的推延,超越10手写本,义卖市场解码软件的创纪录的处置小题大做能力保密的,在行情看涨的市场的压力下,实时性甚至不这么有保障。2017年FPGA同胎仔启动上海、申哲二级苏醒一则,用FPGA默认上海、深圳二级译码,同时应用C 软件和MATLAB组织使工夫互相一致,为RTL编码的波湾阴谋和优选法提出参照,上海保安的市所紧紧地解码引擎的终极默认,端到端处置推延扩大某人的权力到10一百万分经过秒以下(包含,取等等平淡无奇的的苏醒归结为。

图1-1 沪深保安的市所义卖市场推延示意图

1000倍苏醒归结为

海内保安的交易FPGA技术仓库的根本空白,招商保安的武器装备义卖市场系统更新体系CPU-FPGA,设计程度平淡无奇的,FPGA的有效性。上海、深圳二级译码果心算法的剥削,尤其上海保安的市所的步进紧紧地译码算法,解码推延低至纳秒,同时默认净空处置小题大做能力。

剥削后武器装备援用系统的继续优选法,经过杂多的刚硬的的机能压力勘探,回送推延决不10一百万分经过秒,机能扩大某人的权力1000次。在C平台上采取全管道设计,默认了系统的高流率。,是介绍义卖市场全天最高程度的100倍,轻易应对行情看涨的市场交通激励。介绍主流义卖市场发球者系统的实时勘探构成,显示系统平均水平可以取得8 ~ 13手写本苏醒效应,尤其面临上海保安的市所复杂的紧紧地编码成绩,它还显示了FPGA解码的有效地机能。。

和,武器装备义卖市场系统还设计了人家实时使工夫互相一致使调动系统。,剥削高效的紧缩/泄压算法,作废上海与申哲暗正中鹄的创纪录的使调动带宽,使上海、深圳的恣意结节享用超低推延义卖市场发球者。

义卖市场创纪录的的吃水处置是系统的要紧结合做切片。,在FPGA行情解码的根底早已默认深市全部手写的援用发球者,后续为设计情节将提出更多权重的义卖市场吃水开动机器发球者。

二、上海、深圳义卖市场的FPGA技术设计与默认

依FPG的异构系统外形设计

倚靠事情和扩张销路,根本武器装备选择咨询的列举如下:

(1)100千兆以太网喷嘴,义卖市场引起、TCP义卖市场推进、组播义卖市场推进运动采取孤独喷嘴。

(2)可定做鞋头 IP,忍受TCP、UDP、IGMP、ICMP、ARP、RARP完整垃圾场,TCP衔接数反正忍受3个。

(3)PCIe Gen3X8,与Gen1/2/3相容的。

(4)反正两个堆 DDR,内存生发小题大做能力不决不8G。

(5)反正两个堆 QDR。

全体与会者TCP /IP 一致依CP Central Processing Unit,中央处置器单元) 落实的软件,运用CPU 封爵TCP /IP 一致栈处置,有精神的小题大做能力差、赢利性下贱的的缺陷,任务肥沃的CPU 资源,糟蹋仓库面积,产生肥沃的的电力耗费,使其具有本钱效益,感动机能,千兆以太网带宽资源应用缺乏。故所选的板卡运用万兆以太网口作为其交际使调动喷嘴,忍受TCP /IP 一致栈的TOE IP是内侧的人家键。经过FPGA 默认TCP /IP 一致栈和以太网MA 原则,优先属于主CP 这做切片任务由附加武器装备唤醒实现。,扩大某人的权力CPU 的担子,放慢网状物换异的小题大做能力,扩大某人的权力系统机能。系统可扩张性是系统设计的钥匙经过。。从下到上可分为5美元钞票逻辑渐变,包含FPG的根本交际层、FPGA义卖市场事情层、行情实行层、主发动机FPGA喷嘴层和主发动机实行发球者层,明确的渐变间的设计和剥削结束,上依靠和下模,用于召集较低或相等的成绩等级模块的喷嘴,上子层效能完整解耦,如图2-1所示。

图2-1 系统架构块图

内侧的,FPGA的根本交际默认了孤独的交际。,提出透明的的效能疆界和透明的的剥削交流。可以经过C在主发动机端和FPGA端举行正好呼叫。。

2.2 二级义卖市场译码引擎

上海保安的市所交际网状物公司(简化“呈送所”)于2016年进化子孙的低延迟行情声称系统LDDS,忍受多种引起,低推延、大流量、易扩张、高有用性和另一个首数,在更好地的网状物仪式中,系统的平均水平推延决不。二级 义卖市场系统依紧紧地技术基准、正视专业使充满者的子孙实时行情声称系统。与全体与会者的根本标识表记标帜比拟,二级更实时,包含更多的价钱吃水、逐笔市、定单和另一个价值高过的交际等实质。下面是下面exchang的2级示例,义卖市场解码引擎的默认。

呈送所的LDDS以国际基准的倾斜飞行交际使更叠产生一致(FIX/FAST)为根底,创纪录的使调动一致程度,程度我国保安的义卖市场创纪录的的首数和Level-2行情实质的首数设计在保安的义卖市场创纪录的在实地任务的具有创造性的算法。紧紧地一致拘押了fix protoco的可塑度,大的Margi紧缩义卖市场创纪录的,巨大地筹集了开动机器排挡。FAST系统大幅扩大某人的权力Level-2行情所需的使调动带宽(不到结实是的25%)和声称系统的重量(扩大某人的权力到结实是的10%)

依上海产权股票交易所紧紧地一致的错综复杂的状态,同时,程度RT的首数,设计并联的集、全传递途径高效紧紧地解码引擎谋划,如图2-2所示,不寻常的义卖市场典型的译码并联的处置,程度现实专心致志扩大某人的权力判例化引擎的数目,经过PU默认高的的创纪录的解码。同时,fast的xml模板可以婚配,以回应使更叠产生的交替。

图2-2 上海保安的市所紧紧地译码引擎小题大做换异图解

全部手写的援用

眼前交易1000级义卖市场依最新的3月2日程度,它可以打破原局部10级义卖市场限度局限,深刻开花独特的财产价钱的佣钱数目和细部,让用户更明亮的地注意到独特的产权股票佣钱的细部,它高度地一致的调查所长途电话局悬挂列表和废话列表,默认产权股票义卖市场的条款。免得咱们运用顺序自动化来辨析和随球产权股票价钱的交替,1000级义卖市场将变成顺序化市的凶器。

武器装备行情系统提出吃水行情开动机器增长发球者――全部手写的援用,即在默认千级标识表记标帜的根底上,用户可以定做N文献义卖市场和佣钱认为的详细交际。。客户在但是收到实时援用,忍受全部手写的援用的订阅和收执效能。

三、武器装备援用系统勘探结实

机能勘探

FPGA在内部地处置推延决不micro的发出信号轻敲器辨析,倾向于运转工夫为n手写本的软件系统,推延完整可以疏忽不理。

在剥削武器装备援用系统的换异中,婚配勘探系统的使工夫互相一致剥削,勘探系统次要包含仿照义卖市场引起、回放义卖市场引起及客户端自动化勘探顺序结合。回放义卖市场引起运用真实市所行情创纪录的文献举行易操纵的速率的回放,现代化不寻常的通入方法下的武器装备援用系统、波动性和系统生发小题大做能力勘探。

运用回放义卖市场引起,将比赛速率设置为软件limi,勘探系统处置小题大做能力,结实泄漏,上海股市的峰值处置小题大做能力,深圳的峰值处置小题大做能力高达300万支。。相倾向于介绍(2019年1月)义卖市场,武器装备援用系统的处置小题大做能力是THA的100倍,足以周旋行情看涨的市场漂的感动。

在取得FPGA系统的最大生发小题大做能力先发制人,所有的系统将没反压力。,系统延时构成波动,这同样FPGA系统的优点经过。,没CPU系统调整成绩,上生发小题大做能力内恣意流量,延时是合格的稳定性的。。

实时行情提速归结为使协调勘探

市托管后武器装备援用系统上部位,勘探实时标识表记标帜的苏醒机能,在一台勘探主发动机上使杰出摆设FPGA行情客户端和介绍公司小题大做不变的运用的软件行情客户端,两套系统接入同人家义卖市场引起,以确保安博都在同样的使开始管巡回演出。在勘探主发动机上运转机能勘探顺序,运转两个公用CPU的穿成串会给收执到的义卖市场创纪录的补充工夫戳。,与经过独自的作曲穿成串将创纪录的作曲文献。如图3-1所示。终日的创纪录的搜集(2018-11-20,在收盘后运转创纪录的辨析使协调顺序将两个系统的行情创纪录的举行同样的条行情创纪录的的婚配,记录两个系统将同人家义卖市场推向T的工夫差,刚过去的工夫差是相倾向于。

图3-1 实时行情提速勘探示意图

实验统计资料结实:软件援用系统,端到端处置推延约为13手写本(包含网状物LA,武器装备援用系统低至10一百万分经过秒,机能扩大某人的权力1000次。

四、思索可缩放性

显露,RTL剥削,RTL设计的持续存在相容的性、可缩放性差的缺陷,当预安装效能剥削实现时,当新销路或效能产生交替时,剥削勘探包围将很长,乃,咱们必须做的事思索到T架构正中鹄的系统可伸缩性成绩。,回报或回复义卖市场交替和客户销路。

(1) 护面忍受上海、深圳双标

介绍沪深市所暗中行情创纪录的不共享,系统对上海市和上海市的呼应市所的创纪录的举行处置。。思索上海、深圳义卖市场吐艳共享的能够性,在同样的块板上设计,可同时开动机器上海和深圳,只需经过下层软件举行排列,那就够了默认护面忍受上海、深圳双标,离修正FPG的RTL设计。

忍受沪深义卖市场,优选法使工夫互相一致,应用上海紧紧地义卖市场的高紧缩率,上海太难了哲无编码紧紧地创纪录的的正好使工夫互相一致,深圳FPGA译码,这可以更多的或附加的人或事物优选法上海和SHE暗正中鹄的使工夫互相一致推延。

(2) 依异构的义卖市场吃水开动机器发球者

CPU-FPGA异构设计谋划仍在Marke建筑学中运用。,将复杂处置分分配物主发动机,需求苏醒的零件放在FPG上。。像介绍的全部手写的援用发球者是依行情创纪录的的深开动机器发球者,应用CPU默认义卖市场创纪录的处置与计算,封爵的全部手写的援用创纪录的经过FPGA提出的低延迟使调动隔墙将创纪录的推进运动于客户端,在保障机能的同时,巨大地作废了管理的争论和工夫。 to 上市工夫。

设计正中鹄的定做转位计算发球者将在。当CPU计算碰见瓶颈路段时,它将把计算亲密的的做切片融入到T的默认中。,优选法系统机能,同时,确保剥削人员的及时性。

五、FPGA技术专心致志的下一步尝试

经过武器装备援用系统的运转和杂多的构成勘探,试验了可编顺序性门阵列(FPGA)技术在海内半导体交易专心致志的现实性。。义卖市场一则试水成,筹集对下次在事务苏醒中专心致志FPGA的确信。FPGA技术的超低推延、净空生发小题大做能力、在倾斜飞行在实地任务的,高波动性和另一个优势将是很有希望的。,召唤变成海内倾斜飞行在实地任务的的主流技术经过。

在一则剥削换异中,默认FPGA RTL成绩等级的剥削太麻烦了、门槛太高了、剥削包围太长,尤其在紧紧地交替的倾斜飞行机关,剥削包围能够决议一则的成败。。经过与智能技工的深刻沟通,免得软件剥削人员运用OpenCL技术剥削,这么Pro的赢利性,延长一则工夫 to 上市工夫。

OpenCL是异构系统的第人家并联的设计基准,是人家一致的设计仪式,软件剥削人员可以附近的地剥削异构的高机能。与全体与会者的RTL设计流畅比拟,opencl是运用类C优级设计报告设计的。,高的渐变的设计理论上的,编码的可重用性、可扩张性将在RT上默认质的飞跃。。

在保安的业的FPGA技术的基本的,作为先锋,咱们去过很多深坑,走了很多绕道,确信进化术语生态球的要紧性,为了更多的或附加的人或事物专心致志伸缩性擀面板技术,为设计情节表现以下管理:

(1) 运用Intel、赛开裂武器装备严格的吃水互助,将持续存在武器装备援用系统封装到根本BS中。

(2) 义卖市场吃水开动机器中间定位增长事情算法运用OPENCL剥削。

(3) 运算Kernel经过IO-Channel的方法正好运用FPGA武器装备行情,默认最小的的时延。

(4) 第三方银交易务显影剂剥削事情M平台、试验和管理。

更多在附近的下一位的理念,抱有希望的理由在OpenCL和另一个HIG中默认的事情模块、刻度方法件的计算、临时的产权股票选择能力的买价计算、产权股票走势计算的专心致志,将交易程度的事情模块封装到fin-lib库中,默认与召集软件li同样地附近的。



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