当人们搜索“高频交易基础设施”时，他们通常会找到两种情况中的一种：关于 FPGA 和纳秒的工程博客，或者一个托管机架销售页面。这两者都是准确的。但这两者都没有说明堆栈中的哪些部分对交易结果至关重要。 你的 交易，或者说为了达到某个策略所需的“足够快的速度”需要付出多少代价。
本指南既兼具这两项功能。首先，它层层详细讲解了低延迟交易系统的真实架构，以及一家HFT公司构建这种系统的方式。然后，它将三种层次（机构HFT、小型衍生品交易商和基金、零售套利交易者）进行对比，并展示了资金在每个层次上的分布情况。要从中吸取的教训是：什么算得上良好的基础设施取决于您的瓶颈所在之处。对于大多数零售交易者来说，这种瓶颈并不在于他们的硬件本身。
“HFT基础设施”到底意味着什么
HFT的基础设施指的是交易所价格变动与您的订单到达交易所之间的所有环节。实际上，它分为五个层级：
- 地点指的是您的服务器在交易所的匹配引擎或您的经纪商的交易服务器所在的物理位置（即在同一数据中心内的托管、近距离托管、VPS，或在家中的个人电脑）。
- 网络数据包的传输方式：数据中心内的交叉连接、城市之间的光纤或微波传输、交换机和网络卡。
- 硬件CPU、内存、网络卡，以及高端产品中的 FPGA（可编程芯片，可以直接在硬件中执行交易逻辑）。
- 软件包括交易系统本身、即饲料加工商、订单簿生成器、策略引擎、风险检查和订单通道，以及底层操作系统优化等。
- 市场准入和数据您使用的协议（本地交易所的二进制协议、FIX API、MetaTrader 桥、加密WebSocket API）以及您所反应的价格数据质量。
一家公司可能在前四个层面上投入数百万美元，但仍会被拥有更好第五层技能的人击败；反之亦然。在逐个案例进行分析时，请牢记这一点。
从点到交易的路径：低延迟交易系统的结构
HFT工程师最关心的问题是 点击即交易延迟指从市场数据包到达您的网络卡的那一刻到您的订单数据包离开的那一刻这段时间。它只测量您自己的系统运行时间。交换时间和网络时间分别记录。以下是该数字所涵盖的路径。
1. 市场数据馈送处理程序
交易所发送价格的方式是将价格分成多个小包发送出去。股票和期货交易所通常使用多播传输，而加密货币交易所和大多数外汇经纪商则使用WebSocket、FIX或MetaTrader连接发送价格。数据处理程序会将这些数据包解码为内部事件。在高端设备上，这些数据包会通过网络卡或FPGA进行解码，因此在CPU从未看到数据包之前，数据包就已经被解码了。
2.订单簿生成器
解码事件会更新订单簿的本地副本。这听起来很琐碎，但序列号、间隙、乱序数据包以及重新同步都是许多自制系统出现故障的地方。一个速度快但错误多的系统，远比毫无用处要糟糕得多。
3. 策略或信号引擎
这个阶段决定了是否采取行动。在市场形成方面，它会重新定价报价。在延迟套利方面，它会比较快速的参考价和较慢的场外报价。在统计套利方面，它会更新一个点差模型。严肃的交易商会把这个代码的代码库中不包含内存分配、锁和系统调用，因为这些功能在随机时刻可能耗费数微秒的时间。
4. 交易前风险检查
订单发出前，它会根据位置、订单规模、价格限价和消息速率进行限制。受监管的交易场所为了实现直接市场准入，需要进行这些检查，因此这些检查不可掉以轻心。而工程方面的挑战在于如何做到既便宜又不会被取消。
5. 订单门户
该网关会根据交易场所所使用的协议来编码订单：例如本地二进制协议 FIX、经纪商的 MetaTrader 桥接器或加密货币 REST/WebSocket 订单 API。仅靠协议的改变，就能将画面完全改变。我们对这些协议的对比 FIX API 和 MT4 桥接执行 为 FX 提供了详细的介绍。
地点：托管服务、近距离托管和数据中心地图
光纤在真空中的传播速度约为其速度的三分之二，约为每毫秒200公里。没有任何软件技巧能弥补这种距离的不足，这就是为什么第一步的基础设施决策总是 在哪里？.
- 主机托管 这意味着在交换机的匹配引擎所在的同一栋楼内租用机架空间，并通过一条短的交叉连接电缆连接起来。交换机通常会缩短电缆长度，以便每个同站点客户都能获得相同的距离。
- 近距离托管 指的是距离最近的某个数据中心，距离几公里。这既便宜又足够快速，对于大多数不与顶级公司竞争的公司来说，这已经足够了。
- 针对外汇交易的专用中心spot FX 没有单一的交换中心，因此其业务活动分布在几个数据中心中。Equinix LD4（伦敦）、NY4（纽约地区）和TY3（东京）托管着许多流动性提供商、电子竞价系统（ECN）和经纪商交易服务器。我们的 在 LD4、NY4 或 TY3 地区选择 VPS 的指南 解释了如何查明您的经纪商使用的是哪一种。
托管服务按机架或部分机架的价格计算，此外还需支付电力费用和每月一次的交叉连接费用。在购买硬件之前，总费用通常会达到数千美元，此外还需要支付交换连接和市场数据许可证费用。这就是为什么它是一种机构化的工具。
网络：光纤、微波和抖动
在城市之间，最快的公司放弃了光纤，转而使用线视线传输技术。 微波和毫米波 由于无线电信号在空中传播速度接近光速，而光纤传输路线则速度较慢且很少是直线。在芝加哥至纽约的航线上，最佳的无线电回程时间约为13毫秒，而微波传输则约为8毫秒。这一差距导致了数亿美元的网络建设成本。微波传输带宽较小，在强降雨时会出现信号衰减，因此企业通常将其与光纤一起使用，而不是将其替代。
在数据中心内部，重点转向了具有亚微秒端口到端口延迟的交换机、支持内核绕过功能的网络卡以及硬件时间戳功能。这里的主要指标是 抖动 超过平均值：平均为10微秒，但在99%的范围内为2毫秒的系统，会错失那些真正重要的交易。百分位值再次成为我们讨论的焦点。 外汇交易中的跳跃式延迟分析.
硬件和软件的技巧，以及每个人购买的设备
| 技巧 | 它能做什么 | 典型增益（幅度） | 谁需要它 |
|---|---|---|---|
| 内核绕过 | 该应用程序直接从网络卡接收数据包，而无需经过操作系统网络栈的处理。 | 从数千万微秒到几毫秒 | 企业在微秒级竞争 |
| CPU锁定和隔离 | 专用于热路径的内核，不进行中断，不占用其他进程 | 主要消除抖动峰值 | 任何人在自己的服务器上运行一个严肃的系统 |
| FPGA | 实现硬件层上的Feed解码、简单信号和顺序编码 | 微秒内即可完成交易 | 顶级HFT赛车争夺排位 |
| 硬件时间戳和 PTP | 机器上的精准时钟，让你能测量每一跳的距离 | 没有速度提升，但你终于知道时间会去往何处 | 所有认真对待延迟问题的用户 |
| 简洁、无分配的代码 | 没有锁，垃圾收集暂停，也没有在热路径上执行系统调用 | 消除随机的毫秒级延时现象 | 任何级别的自动交易者都可以使用 |
每一行都意味着微秒的时间差，而这只有在微秒之间才有决定胜负的意义。对于一个为了争夺排队位置而竞争的交易所，这确实很重要。而对于一个订单在经纪商的交易平台上延迟20毫秒才能被执行的交易者来说，这则无关紧要。这便引出了等级制度的问题。
对比了三个层次的 HFT 基础设施
| 机构式高效交易 | 小道具店/基金 | 零售套利交易员 | |
|---|---|---|---|
| 地点 | 每个交换站的置地 | 托管方式：置地托管或近距离托管（通常是共享）， | 在经纪公司数据中心中的VPS（LD4、NY4、TY3） |
| 市场准入 | 直接交换会员资格，原生协议 | 赞助访问，FIX | 通过 MetaTrader、cTrader 或 FIX 账户进行交易 |
| 自己的系统延迟 | 从亚微秒到几微秒 | 从微秒到数微秒 | 从亚毫秒到几毫秒 |
| 主要瓶颈 | 竞争对手的速度 | 网络和场地访问 | 经纪商的执行和饲料质量 |
| 粗略计算的运行成本 | 每年数百万 | 每年数万至数十万 | VPS 的费用大约在每月 30 到 150 美元之间，此外还需要软件和订阅费。 |
将成本行视为数量级而非报价。它表明，这些层级之间并没有竞争。零售延迟套利交易者并不与交易所市场参与者竞争。他们利用了快速价格源与较慢的经纪商之间的延迟，这种延迟以毫秒计，因此他们的基础设施只需要比后者更快。 那个经纪人的 执行。从绝对意义上来讲，它不需要那么快。
加密货币 HFT 基础设施：有什么不同？
这个堆栈的加密版本在三个方面看起来不同：
- 将云区域作为托管服务而非托管中心。 许多大型交易所的配对引擎都部署在公共云区域中，因此“集群部署”通常意味着选择相同的云区域和可用区。一些场所还提供针对大型客户的专用低延迟连接服务。
- 原生订阅形式的替代方案——API。 市场数据通过 WebSockets 传输，订单则通过 REST 或 WebSocket 订单 API 发送，速率限制和账户级权重也会影响订单的处理速度。您的设计受到这些限制的影响，而速度本身也是至关重要的因素。我们的指南 用于套利的加密货币交易所 API 连接 涵盖了速率限制预算、订单簿同步和关键安全功能。
- 许多场所24小时开放。 跨区域交换策略必须同时在多个地区进行，并且能够在任何时间恢复连接、维护窗口以及部分停机情况。
总的原则仍然适用：找到你能控制的最小跳跃距离，然后构建足够的基础设施来保持领先。
零售延迟套利交易者真正需要的是什么
如果您的策略是在零售外汇或差价合约经纪商进行延迟套利，那么以下清单是最重要的，按影响顺序排列：
- 把服务器放在经纪人的旁边。 将VPS置于与您的经纪商交易服务器相同的数据中心内，通常可以将从家中到交易服务器的传输时间从50-150毫秒缩减为极少数毫秒。没有任何其他升级能与之相比。
- 使用更快的真实参考价格。 边缘是指两个价格之间的差距。如果您的“快速”报价实际上并不比经纪商的报价更快，那么您剩下的基础设施就没有任何可操作的依据了。
- 选择经纪商提供的最快的连接方式。 在一些经纪商中，FIX API 会话或运行良好的桥接器可以比标准终端路径运行得明显更快；而在另一些经纪商中，这种差异则很小。测量一下。
- 保持VPS的清洁。 专用资源，无需额外终端或浏览器竞争 CPU，实现稳定的时间同步。在这里，一致性比速度更为重要。
- 测量的是全程行程，而不是一次性连接。 记录信号到填充确认的整个时间。向服务器的 IP 发送 ping 命令，这并不能很好地说明订单的填充时间有多长。
运行在那个VPS上的软件是把这些组件变成一个可运行系统的关键因素。 延迟套利软件 它专为这种设置而设计：快速的报价和经纪商会话（MT4、MT5、cTrader、FIX）都集中在一个地方，而比较和下单逻辑则在您控制的服务器上运行。
常见的基础设施问题
- 在瓶颈不在的地方进行购买速度。 一台家里的游戏电脑配备了超频的 CPU，与伦敦的经纪商相比，距离还有 80 多毫秒的差距。地点至上，硬件其次。
- 优化平均值，而忽略尾部数据。 如果连接速度通常很快，但每小时却会多次停顿300毫秒，那么在最繁忙的时刻，这种连接会让你感到非常糟糕。
- 假设经纪公司确实在伦敦，那是因为该公司就在那里。 虚拟专用服务器可以位于公司总部所在的不同城市。请在租用虚拟专用服务器之前进行确认。
- 将基础设施视为永久性资产。 经纪人迁移服务器并更改桥接点。在填充情况出现任何无法解释的变化后，重新测量。
- 复制机构的蓝图。 内核绕过技术和 FPGA 技术可以解决你所面临的性能瓶颈问题。可以将这笔预算用于购买更好的服务器或更好的配置的服务器。
常见问题解答
什么是高频交易基础设施？
正是通过位置（如托管服务或附近的服务器）、网络、硬件、交易软件和市场接入的结合，一家公司才能对价格变动做出反应，并在毫秒到毫秒的时间内发出订单。目标在于尽可能缩短价格变动与订单到达市场之间的时间，并使其保持稳定。
HFT基础设施的成本是多少？
这取决于级别。机构级 HFT 需要在多个交易所进行集群部署，需要使用微波链路和 FPGA，每年成本可能高达数百万美元。一家小型硬件零售商可能每年花费数万至数十万美元。一位精明的零售交易员可以使用一套配置合适的 VPS，每月只需 30 到 150 美元，再加上软件和数据费用，因为他们的瓶颈在于经纪商，而非微秒。
Tick-to-trade延迟是什么？
它是市场数据包到达您的系统后，您的订单离开系统之间的时间间隔。它仅衡量您的系统（进货处理系统、交易系统、策略系统、风险检查系统、交易平台），而非网络或交易所。顶级 HFT 系统会在纳秒或单位元微秒内测量这一时间间隔。
我需要进行驻地托管才能实现延迟取胜吗？
对于零售外汇和差价合约的延迟套利而言，通常不会。你需要的是位于经纪商交易服务器所在的同一数据中心内的VPS，这样可以实现单位元秒的低延迟。交易所置备服务器是为了在微秒级与其他HFT公司竞争，而这是一种截然不同的玩法。
高频交易是否需要FPGA？
只有在最顶端，企业才会在交易所竞争排队位置，而几百纳秒的时间便决定了谁会被填满。对于大多数自动化策略而言，在配置好的服务器上运行的精心编写的软件足够快速，而资金则最好花在位置和数据质量上。
加密货币 HFT 基础设施与外汇市场基础设施相比有什么不同？
加密货币交易所通过 WebSocket 和 REST API 进行访问，速率限制通常位于公共云区域内。这些交易所全天候运营，遍布多个地点。因此，加密货币基础设施的重点在于在合适的云区域运行服务器、保持账本同步以及管理速率限制。外汇则侧重于 LD4、NY4 和 TY3 等数据中心以及经纪商的执行路径。
作者简介
