Quando as pessoas pesquisam “infraestrutura de negociação de alta frequência”, geralmente encontram uma das duas coisas: um blog de engenharia sobre FPGAs e nanosegundos ou uma página de vendas para um rack de colocação em data center. Ambos são precisos. Nenhum deles indica quais partes desse conjunto são importantes para o seu comércio, ou quanto custa se conseguir ser “rápido o suficiente” para uma determinada estratégia.
Este guia aborda ambos os aspectos. Primeiro, descreve a arquitetura real de um sistema de negociação de baixa latência, camada por camada, da forma como uma empresa de HFT o constrói. Em seguida, compara três níveis (HFT institucional, pequenas corretoras e fundos, e um trader de arbitragem de preços) e mostra onde o dinheiro vai para cada um deles. O ponto principal a se tirar: o que considera-se uma boa infraestrutura depende de onde se encontra o seu gargalo. Para a maioria dos traders de varejo, esse gargalo não está no próprio hardware.
O que exatamente significa “infraestrutura de HFT”
A infraestrutura de HFT é tudo o que acontece entre a alteração de preço no mercado e a chegada do seu pedido de volta ao mercado. Na prática, ela se divide em cinco camadas:
- Localização: onde os seus servidores estão fisicamente situados em relação ao mecanismo de correspondência da exchange ou ao servidor de negociação do seu corretor (colocação em locais próximos, hospedagem em VPS no mesmo data center ou um PC em casa).
- RedeComo os dados são transportados: interconexões dentro do data center, fibra ótica ou microondas entre cidades, switches e placas de rede.
- HardwareProcessadores, memória, placas de rede e, no topo da gama, FPGAs (chips programáveis que executam a lógica de negociação diretamente no hardware).
- Software: o próprio sistema de negociação, ou seja, os operadores de alimentação, o gerador de ordens, o motor de estratégia, as verificações de risco e a porta de entrada de ordens, além do ajuste do sistema operacional por baixo.
- Acesso ao mercado e dados: o protocolo através do qual você negocia (protocolo binário nativo da exchange, API FIX, uma ponte MetaTrader, uma API WebSocket criptográfica) e a qualidade da fonte de preços a que você responde.
Uma empresa pode investir milhões nas primeiras quatro camadas e ainda assim perder para alguém com uma quinta camada melhor, e o inverso também acontece. Tenha isso em mente ao percorrer cada uma delas.
O caminho do tick-to-trade: a anatomia de um sistema de negociação de baixa latência
O número de engenheiros HFT que mais se preocupam é latência do tick-to-trade: o tempo que passa desde que um pacote de dados de mercado chega à sua placa de rede até que o pacote de sua ordem o deixe. Mede apenas o seu próprio sistema. O tempo de troca e o tempo da rede são monitorados separadamente. Aqui está o caminho que esse número cobre.
1. Manipulador de dados de mercado
Os exchanges enviam os preços como uma série de pequenos pacotes. Os mercados de ações e futuros utilizam frequentemente a multicast, enquanto os exchanges de criptomoedas e a maioria dos corretores de câmbio os enviam através da conexão WebSocket, FIX ou MetaTrader. O processador de feed decodifica esses pacotes em eventos internos. No nível mais avançado, isso é feito na placa de rede ou em um FPGA, de modo que o pacote seja decodificado antes que a CPU o veja.
2. Gerador de lista de pedidos
Os eventos decodificados atualizam uma cópia local do livro de pedidos. Isso parece trivial, mas os números de sequência, os intervalos, os pacotes fora de ordem e a resincronização são os pontos em que muitos sistemas feitos por usuários finais falham. Um livro que seja rápido, mas com erros, é pior do que inútil.
3. Motor de estratégia ou sinal
Esta etapa decide se deve agir. No mercado, ela revalora as cotações. No arbitragem de latência, ela compara um preço de referência rápido com a cotação de um mercado mais lento. No arbitragem estatística, ela atualiza um modelo de spread. Negócios sérios mantêm esse código livre de alocação de memória, bloqueios e chamadas de sistema no caminho mais rápido, porque cada uma pode custar microsegundos em momentos aleatórios.
4. Verificação de riscos antes da negociação
Antes que uma ordem seja enviada, ela passa por limites de posição, tamanho da ordem, limites de preço e taxa de mensagem. Os mercados regulamentados exigem essas verificações para o acesso direto ao mercado, portanto não podem ser ignorados. O desafio técnico é torná-los baratos, em vez de removê-los.
5. Gateway de pedidos
A gateway codifica a ordem de acordo com o idioma do local: um protocolo binário nativo, o FIX, uma ponte MetaTrader do corretor ou uma API de ordem REST/WebSocket criptografada. O protocolo sozinho pode mudar a situação em uma ordem de magnitude. Nossa comparação: Execução de ponte entre o FIX API e o MT4 abrange isso em detalhes para o FX.
Localização: colocation, hosting próximo e mapa dos data centers
A luz na fibra óptica viaja aproximadamente dois terços da sua velocidade em um vácuo, cerca de 200 km por milésimo de segundo. Nenhuma técnica de software consegue superar essa distância, razão pela qual a primeira decisão de infraestrutura é sempre onde.
- Colocação Significa alugar espaço em rack no mesmo prédio que o mecanismo de combinação da exchange e conectar-se com um cabo de conexão cruzada curto. As exchanges costumam equalizar os comprimentos dos cabos, de modo que cada cliente colocalizado tenha a mesma distância.
- Hosting de proximidade Significa um centro de dados próximo, a poucos quilômetros de distância. É mais barato e ainda é rápido o suficiente para a maioria das estratégias que não competem com as empresas mais importantes.
- Centros especializados em FXA spot FX não possui uma única exchange, portanto a atividade se concentra em alguns centros de dados. Os Equinix LD4 (Londres), NY4 (área de Nova York) e TY3 (Tokio) hospedam muitos provedores de liquidez, ECNs e servidores de negociação de corretores. Guia para escolher um VPS em LD4, NY4 ou TY3 explica como descobrir qual broker você usa.
A colocação em colocation é feita por rack ou por parte de um rack, além de energia elétrica e uma taxa mensal por conexão cruzada. O custo total geralmente chega a milhares de dólares por mês antes de você comprar qualquer hardware, e além disso, há custos adicionais com a troca de conectividade e licenças de dados de mercado. É por isso que é uma ferramenta institucional.
Rede: fibra ótica, microondas e jitter
Entre as cidades, as empresas mais rápidas abandonaram a fibra para optar pela linha de visão microondas e ondas milimétricas os links, porque a transmissão via rádio através do ar ocorre a velocidades próximas à da luz, enquanto as rotas por fibra são mais lentas e raramente diretas. No corredor entre Chicago e Nova York, a distância mais curta entre ida e volta com fibra é de aproximadamente 13 ms e a de microondas é de aproximadamente 8 ms. Essa diferença valeu centenas de milhões de dólares em construção de rede. A microonda oferece pouca largura de banda e apresenta falhas em dias de chuva intensa, razão pela qual as empresas a utilizam juntamente com a fibra, em vez de substituí-la.
No interior do data center, o foco passa para switches com latência de porta a porta de sub-microsegundo, placas de rede que suportam bypass do kernel e timestamping de hardware. A métrica principal aqui é jitter mais do que a média: um sistema que apresenta uma variação média de 10 microsegundos, mas de 2 milissegundos no percentil 99, perderá exatamente os negócios que são importantes. Os percentis voltam a ser mencionados no nosso artigo. Desagregação da latência de acordo com os passos no trading de forex.
Truques de hardware e software, e o que cada um compra
| Técnica | O que ele faz | Ganho típico (ordem de grandeza) | Quem precisa disso? |
|---|---|---|---|
| Obligo de bypass do kernel | O aplicativo lê os pacotes diretamente da placa de rede, omitindo a pilha de rede do sistema operacional. | Dezenas de microsegundos até alguns | Empresas competindo em nível de microsegundos |
| A fixação e a isolação da CPU | Cores dedicadas para o caminho quente, sem interrupções e sem outros processos | Remova principalmente os picos de jitter | Qualquer pessoa que esteja executando um sistema sério no seu próprio servidor |
| FPGA | Descodificação de sinais, simples sinalização e codificação de ordens implementadas em hardware | Tempo de resposta de tick-to-trade muito inferior a um microsegundo | Corrida de HFT de alto nível pela posição na fila |
| Marcagem de tempo de hardware e PTP | Relógios precisos em todas as máquinas, para que você possa medir cada passo | Não há ganho de velocidade, mas você finalmente sabe para onde o tempo se encaminha | Todos que medem a latência de forma séria |
| Código lean e livre de alocações | Sem bloqueios, pausas de coleta de lixo ou chamadas de sistema no caminho quente | Elimina os bloqueios aleatórios de milésimos de segundo | Todos os operadores automatizados, em qualquer nível |
Cada linha compra microsegundos, e isso só importa se os microsegundos forem a diferença entre ganhar ou perder suas transações. Para um corretor que compete pela posição na fila, isso é verdade. Para um comerciante cujos pedidos passam pela plataforma de negociação de um corretor com um atraso de 20 ms, isso é irrelevante. Isso nos leva às categorias.
Três níveis de infraestrutura HFT comparados
| HFT institucional | Loja de acessórios pequenos / fundo | Trader de arbitragem de varejo | |
|---|---|---|---|
| Localização | Colocação em cada exchange | Colocação em um único local ou hospedagem próxima, frequentemente compartilhada | VPS no centro de dados do corretor (LD4, NY4, TY3) |
| Acesso ao mercado | Associação de troca direta, protocolos nativos | Acesso patrocinado, FIX | Conta de corretor através do MetaTrader, cTrader ou FIX |
| Latência do próprio sistema | De sub-microsegundo a alguns µs | Microsegundos a dezenas de µs | De sub-milésimo de segundo a alguns milésimos de segundo |
| O principal obstáculo | Velocidade dos competidores | Acesso à rede e ao local | Execução de ordens por corretor e qualidade da alimentação |
| Custos operacionais elevados | Milhões por ano | Dezenas a centenas de milhares por ano | Cerca de US$ 30 a US$ 150 por mês para um VPS, além de software e um feed. |
Considerar a coluna Custo como uma ordem de grandeza em vez de cotações. O que ela mostra é que os níveis não estão competindo entre si. Um trader de arbitragem de latência em varejo não está competindo com um fabricante de mercado de câmbio. Eles estão explorando um atraso entre uma fonte de preços rápida e um corretor mais lento, medido em milésimos de segundo, portanto, sua infraestrutura só precisa ser claramente mais rápida do que daquele corretor execução. Não precisa ser rápida em termos absolutos.
Infrastrutura de HFT em criptomoedas: o que é diferente
A versão criptográfica deste conjunto de ferramentas é diferente de três maneiras:
- Regiões de nuvem em vez de colocation. Muitos grandes exchanges executam seus mecanismos de combinação em regiões de nuvem pública, portanto, “colocation” geralmente significa escolher a mesma região de nuvem e zona de disponibilidade. Alguns locais oferecem conectividade dedicada com baixa latência para grandes clientes.
- API’s em vez de feeds nativos. Os dados do mercado são enviados por meio de WebSockets e as ordens são processadas através de APIs de pedidos REST ou WebSocket, com limites de taxa e pesos por conta. Seu design é moldado por esses limites, assim como pela velocidade bruta. Nosso guia conexão com APIs de exchanges de criptomoedas para arbitragem inclui recursos para limitar o número de pedidos, sincronizar o livro de pedidos e garantir a segurança fundamental.
- Muitos locais, 24 horas por dia, todos os dias. As estratégias de intercâmbio têm de ser implementadas em várias regiões ao mesmo tempo e de modo a sobreviverem a reconfigurações, períodos de manutenção e interrupções parciais a qualquer hora.
A regra geral ainda se aplica: encontre a rota mais lenta que você não consegue controlar, e então construa infraestrutura suficiente para se manter à frente dela.
O que um trader de arbitragem de latência de varejo realmente precisa
Se sua estratégia for arbitragem de latência em corretoras de FX ou CFDs, esta é a lista de verificações que importa, em ordem de importância:
- Coloque o servidor ao lado do corretor. Um VPS no mesmo data center do servidor de negociação do seu corretor geralmente transforma uma viagem de ida e volta de 50 a 150 milésimos de segundo a partir de casa em uma de apenas alguns milésimos de segundo. Nenhuma outra atualização chega perto disso.
- Use um preço de referência verdadeiramente mais rápido. A margem é a diferença entre dois preços. Se o seu feed “rápido” não for realmente mais rápido do que o do corretor, o resto da sua infraestrutura não terá com o que trabalhar.
- Escolha a conexão mais rápida oferecida pelo seu corretor. Uma sessão do FIX API ou uma ponte bem executada podem ser executadas significativamente mais rapidamente do que uma rotina padrão de terminal em alguns corretores, enquanto em outros a diferença é pequena. Medie isso.
- Mantenha o VPS limpo. Recursos dedicados, sem terminais ou navegadores adicionais competindo pela CPU, sincronização de tempo estável. Aqui, a consistência importa mais do que a velocidade bruta.
- Medir a volta completa, não apenas o ping. Registre o tempo desde a transmissão do sinal até a confirmação da encomenda. Pingar para o IP do servidor não revela muito sobre o tempo de processamento da encomenda.
O software que roda nesse VPS é o que transforma essas peças em um sistema funcional. O nosso software de arbitragem de latência é construído para essa configuração: feeds rápidos e sessões de corretor (MT4, MT5, cTrader, FIX) estão conectados em um único lugar, e a lógica de comparação e ordem é executada em um servidor que você controla.
Erros comuns na infraestrutura
- Comprar com velocidade onde não há gargalo. Um PC de jogos com uma CPU overclockada em casa ainda está a mais de 80 milissésimos de um corretor em Londres. A localização é a primeira consideração e o hardware é secundário.
- Otimizar a média e ignorar o extremo. Uma conexão que geralmente é rápida, mas que trava por 300 milésimos de segundo algumas vezes por hora, vai te deixar muito frustrado exatamente nos momentos mais movimentados.
- Supõe-se que o corretor esteja em Londres, pois a empresa também está lá. Os servidores de comércio podem estar situados em uma cidade diferente da sede da empresa. Verifique antes de alugar o VPS.
- Considerar a infraestrutura como permanente. Os corretores migram os servidores e alteram as pontes. Realizam novas medições após qualquer mudança inexplicável nos dados de carga.
- Copiar projetos institucionais. O bypass do kernel e os FPGAs resolvem um problema que não se aplica a você. Use esse orçamento para investir em um feed ou em um servidor mais adequado.
Perguntas frequentes
O que é a infraestrutura de negociação de alta frequência?
É a combinação de localização (colocation ou servidor próximo), rede, hardware, software de negociação e acesso ao mercado que permite que uma empresa reaja às mudanças de preço e envie ordens em microsegundos a milésimos de segundo. O objetivo é minimizar e estabilizar o tempo entre a mudança de preço e a chegada da ordem ao mercado.
Quanto custa a infraestrutura de HFT?
Depende do nível. A HFT institucional com colocation em várias bolsas, links de microondas e FPGAs custa milhões por ano. Uma pequena loja de acessórios pode gastar de dezenas a centenas de milhares de dólares. Um trader de arbitragem de varejo pode usar um VPS bem configurado por cerca de US$ 30 a US$ 150 por mês, mais software e dados, porque o seu gargalo é o corretor, não os microsegundos.
O que é a latência do tick-to-trade?
É o período entre o recebimento do pacote de dados de mercado pelo seu sistema e a saída da ordem. Mede apenas o seu próprio sistema (processador de ordens, livro de ordens, estratégia, verificação de risco, gateway), não a rede ou a bolsa. Os sistemas HFT de topo medem isso em nanosegundos ou microsegundos.
Preciso de colocation para arbitragem de latência?
Para arbitragem de latência em operações de câmbio e CFDs em varejo, geralmente não. O que você precisa é um VPS no mesmo data center do servidor de negociação do seu corretor, o que lhe proporciona uma rota de ida e volta em poucos milésimos de segundo. A colocação de servidores em colocation é projetada para competir com outras empresas de HFT em nível de microsegundo, o que é um jogo diferente.
É necessário um FPGA para negociação de alta frequência?
Só no topo, onde as empresas competem pela posição na fila nas bolsas de valores e algumas centenas de nanosegundos determinam quem será selecionado, a situação é diferente. Para a maioria das estratégias automatizadas, um software bem escrito e um servidor configurado adequadamente são suficientes, e é melhor investir no local e na qualidade dos dados.
Como a infraestrutura de HFT em criptomoedas é diferente da do mercado de câmbio?
As exchanges de criptomoedas são acessadas através de APIs WebSocket e REST com limites de taxa, frequentemente hospedadas em regiões de nuvem pública, e realizam transações 24 horas por dia, todos os dias do ano, em vários locais. Portanto, a infraestrutura de criptomoedas concentra-se no funcionamento de servidores na região de nuvem correta, no acompanhamento do andamento dos livros de ordens e na gestão dos limites de taxa. O mercado de câmbio se concentra em centros de dados como LD4, NY4 e TY3, bem como no caminho de execução do corretor.
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