低延迟通讯平台的研究


在分布式架构中如何降低系统间通讯延迟,提高性能是我们研究的一个重要方向。我们从以下几个方面对低延迟通讯平台技术进行了研究。

高精度时延测量工具。

从市场和技术角度,交易系统对于交易系统延时测量监控需求的精细化也越来越迫切。而建立起一个高精度的延时测量体系,准确评价交易系统每个环节的订单处理延时,不仅有助于更加准确、全面、科学的监控交易系统延时状态,客观、准确地针对低延迟要求对核心交易系统从局部到整体调优。并且为加强市场监管和为市场提供服务提供技术保障。

开源进程间通讯技术。

Linux系统下的一些IPC策略符合轻便、低延时的原型系统中提要求,如:采用Linux下的消息量+POSIX共享内存的方式替代专有系统下的共享内存+邮箱机制,从而获得高效、无遗漏、无错误的IPC。

开源多线程多核运行模式

多线程模式可以在某些程序调用时替代IPC而达到低延时、少占CPU和网络带宽的目的。需要通过综合考量模块之间的耦合性及关联关系,设计合理的多线程模型,以改善系统总体延时性能。可以参考这些多线程模型的设计原则:在同一CPU的不同内核上进行多线程交互;将高实时性的单线程与特定CPU甚至特定CPU内核绑定;将高耦合的多个线程绑定到单个CPU上。

FPGA与GPU硬件加速技术

硬件加速是一个已经发展成熟的技术,其实质就是利用硬件模块来替代软件算法以充分利用硬件所固有的快速特性。目前大部分的订单路由系统和交易数据交换网关对FIX/FAST、STEP、SWIFT等交易交互协议的处理基本都是采用软件来实现。近年来的低延迟的竞争促使交易所加速协议处理环节的需求提高,已经有Celoxica等提出利用使用FPGA、GPU或ASIC等专用的可编程硬件处理设备来协议处理的方法。LSE,Chi-x, 纽交所等交易所也开始相关技术的研究与开发,而我国还未有交易所进行相关技术的研发。

硬件加密技术

硬件加速还可以应用于消息的加解密。相对于软件加密,硬件加密具有加密速度快、加密强度大、占用计算机资源少、安全性与可靠性较高等优点。因此,为实现安全、高效的网络数据加密处理与数据持久化存储的加密,采用硬件加密引擎成为业界普遍的做法。

硬件低延迟中间件

以Solace为代表的低延迟硬件中间件在超低延迟方面与传统的消息中间件有着巨大的优势。Solace在提供微妙级延迟的同时,还可以保证消息的可靠性,这一点在我们新一代交易平台核心交易系统中得到了很好的应用。

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