高并发高性能平台实现之道

郭涛

金融与IT的交织总能碰撞出火花。南华期货股份有限公司（以下简称南华期货）总经理罗旭峰告诉记者，在欧美等发达的金融市场上，金融期货、商品期货以及种类繁多的金融衍生品交易中，有一半以上成交量的交易指令是由计算机自动发出的，称之为程序化交易。而这种程序化交易对IT系统的稳定性、网络带宽和速度的要求比常规的下单指令执行要高得多，因此需要更完善、高效的硬件平台和网络技术。南华期货正在通过数据中心的改造、IT系统的优化，积极应对程序化交易带来的新挑战。

速度至上

1秒钟你能做什么？在期货交易中，1秒钟内可能有上千人在抢1个价位，南华期货的交易系统1秒钟实际峰值处理200个订单。由此可见，速度是期货交易系统的生命线。

程序化交易已占南华期货总交易量的相当大的比重。程序化交易可以避免人性弱点对交易的干扰，将交易决策交给电脑自动完成，从而保持投资策略的一致性。与人工交易相比，程序化交易在执行指令和风险控制方面的优势明显，但同时对IT系统也有更高的要求。采用高速计算机、低延迟的通信系统可以更快地得到计算结果，更快地将交易指令发送到交易所，完成交易。“为了满足程序化交易的需求，我们构建了极速交易系统。”南华期货总经理助理顾松介绍说，极速交易系统的最大优势体现在以下三方面：第一，数据处理更高效且延时更低；第二，硬件资源的利用率得到大幅提升；第三，网络架构具有非常高的扩展性。

目前，南华期货的交易委托系统日处理委托指令能力理论设计值为每天1000万笔，而实际上，现在每天处理的委托交易数量为30万笔，成交笔数保持在10万笔左右，每秒峰值为200个订单。“谁能尽量降低交易系统的延迟，以最快的速度完成交易，谁就能在市场上抢得先机。”顾松表示，“市场上只要有能降低延迟的设备，我们都会积极尝试使用。此外，我们有工程师专门研究如何更有效地降低系统延迟。”

降低系统延迟要从细节做起，从网络到交换机再到服务器、操作系统，甚至包括交易程序本身，都有进一步优化的空间。南华期货在其极速交易系统中的每个环节都采用了有针对性的降低延迟的方法。比如，南华期货采用了惠普的刀片服务器系统，其中用到的刀片交换机与传统的网络交换机相比，不仅减少了网络连接端口，而且可以有效降低延迟；再比如，南华期货为一些对速度有极端需求的应用配备的服务器采用了高性能CPU和低延时的网卡，而其他应用尽可能都采用虚拟化技术。

为了满足极速交易系统对性能的要求，南华期货不计成本地采用最新的能够降低系统延迟的技术和产品。顾松介绍说：“我们一直与惠普公司保持着密切的沟通。惠普只要推出了最新产品，都会第一时间拿到我们这里进行测试。我们与惠普位于上海的测试中心经常对有关产品进行性能测试。”

南华期货交易委托系统现有的交易处理能力为每天30万笔，而系统的理论设计能力为每天1000万笔，两者之间有不小的差距，南华期货的交易委托系统似乎有过度设计之嫌。罗旭峰道出了其中的原委：“我们预测，整个期货行业未来的市场空间是现在的8～10倍，照此计算，我们的系统处理能力至少应该为每天300万笔。这还只是场内交易的部分，如果再加上场外交易的部分，并且考虑到系统的冗余，每天处理1000万笔这个设计值并不是难以逾越的极限值。我们现在的基础架构至少可以满足未来3～5年的业务发展需求。”

基础架构的全面保障

除了速度以外，南华期货对系统的稳定性、可靠性和安全性等也提出了较高的要求。为此，南华期货与惠普公司进行了全面合作，以惠普的服务器、存储为核心构建了基础架构平台，保障了系统服务的实时性和不间断性，并为未来业务的灵活扩展提供了广阔的空间。

2012年7月，南华期货在上海张江的数据中心里成功部署了业内第一个基于刀片服务器的虚拟化平台，用一个10U高的刀片服务器机箱（包含16台刀片服务器、一对融合刀片交换机）替代了原来的3个机柜和14个交换机，不仅节省了机房空间，而且性能毫不逊色。

从2009年到2013年，南华期货用于IT的投资逐年增加，2013年达到了2500万元，这为南华期货构建和完善极速交易系统奠定了坚实的基础。如今，南华期货已经拥有了包括杭州、上海、深圳、香港等七个数据中心在内的多数据中心IT基础设施，每天大量的交易信息在杭州和上海两地的主数据中心之间自如流转。像南华期货这样在杭州和上海两地的双活数据中心里实现业务实时转换的例子比较少见，这也是一种新的业务模式的有益尝试。由于采用了包括资金同步、订单同步、负载均衡等在内的多种同步技术和模式，这种利用双活数据中心的交易切换模式到现在已经上线6个多月，系统运行十分稳定。顾松介绍说，为这套业务系统提供底层支撑的正是惠普的IT基础设施，杭州和上海两个数据中心的服务器就全部来自于惠普。

中国惠普有限公司技术咨询部总经理李立介绍说：“我们不仅为南华期货提供了稳定、高效的刀片服务器，更重要的是始终积极参与南华期货基础架构平台的设计和实施。我们结合南华期货的业务特色和对应用系统的独特需求，为其提供了刀片服务器、机架服务器、小型机、存储设备等，并且制定了一整套可操作的硬件扩展和升级方案，为南华期货提供全方位的技术服务。”举例来说，惠普为南华期货提供了低延时网卡，可以帮助南华期货实现毫秒级的应用响应，此外还针对一些特殊的应用环境提供了闪存阵列，以满足南华期货对高性能的需求。

“从2009年起，我们就一直在使用惠普的刀片服务器系统。如今，我们90%的服务器都来自于惠普。我们可以在惠普的刀片服务器机箱内做统一的资源调配，服务器刀片和交换机刀片即插即用，部署十分方便。”顾松回忆说，“在支持服务器和桌面虚拟化方面，我们的首选是HP 3PAR 7400存储系统，因为它具有多个控制器，可以自动实现分层存储和数据压缩，并且可以和刀片服务器机箱互通。”

IT是一把双刃剑

极速交易架构的建设使得南华期货在系统低延时、大数据量高效处理方面处于业内领先地位，可以为金融投资者提供更好的服务。随着中国资本快速融入国际市场，南华期货也开始布局海外市场，并计划在境外交易所设立托管数据中心机房。顾松介绍说：“我公司针对金融期权等新业务的开展进行了充分准备，希望借助极速交易架构的优势，不断发展和完善公司多数据中心IT基础设施，保证投资者网上交易的稳定性和可靠性。”

目前，在全球期货交易市场上，高频交易已经占据了70%的比重，而且这一比重还在持续上升。在中国，人们谈论的还是如何构建毫秒级的交易系统，而在欧美等发达市场上，微秒级的应用已经十分普遍。面对高频交易带来的新商机，国内的金融机构必须在IT系统的规划和优化方面下更多功夫。

“现代的金融业务，必须依靠IT来支撑，传统的人工处理方式已经落伍了。”罗旭峰一针见血地指出，“以前，人工一天处理几千笔订单已经是非常了不起的成绩，而现在一家公司动辄一天十多万笔甚至二十多万笔的订单，已经是人力所不能为。今天，我们既要用创新的信息技术满足业务本身对性能、稳定性等的需要，还要确保交易的安全。”信息技术其实是一把双刃剑，它一方面为业务的发展和创新提供了技术保障，但另一方面也带来了安全隐患。因此，企业在构建IT系统时，除了要保证其高性能，还要建立完善的安全保障系统，包括备份系统、容灾系统等，这样才可以做到即使有事故发生，也能保证业务系统的不间断运行。endprint