高频交易低延迟:信鸽、100微妙和恒生的纳秒试验
早在1815年,英国和普鲁士联军在滑铁卢战役中击败拿破仑,战场上的硝烟还未散尽,罗斯柴尔德家族的信鸽便已起飞,穿越英吉利海峡去伦敦报信去了。内森•罗斯柴尔德先于其他人得知了法国失利的消息,于是大幅买入英国政府债券,最终大赚了一笔。我们且不去考证其真实性,但这却是通信电子化之前最典型的高频交易案例之一。
高频交易(High Frequency Trading,简称HFT)是指从那些人们无法利用的极为短暂的市场变化中寻求获利的计算机化交易,比如, 某种证券买入价和卖出价差价的微小变化,或者某只股票在不同交易所之间的微小价差。起初由于国内股票市场T+1交易制度的限制,大部分投资者最为关心的是以日为单位的短线、中长线投资机会,对日内交易机会关注甚少,随着2010年以来,允许T+0交易方式的商品期货、股指期货等创新产品的推出,以及可以通过一级市场申赎、信用交易等方式直接或变相的实现T+0交易的ETF(交易型开放式指数基金)和融资融券标的股的存在,整个资本市场的资金结构、盈利模式和生存法则都在发生改变,越来越多的机构投资者把量化交易、程序化交易持续的推广、应用到现实的投资中,成为这些投资者获取收益的重要方式。
从HFT的定义我们不难发现其主要特征体现在交易速度、交易低延时、交易量、头寸管理以及极短的时间期限。因此,交易的响应速度是衡量高频交易系统性能优劣的重要因素之一,亦将直接影响交易者的收益。一些高频投资策略在系统没有延时的条件下,可以获得较为可观的正收益,当系统延时达到 200 毫秒时,投资表现就会出现大幅下降; 如果是波动较小的市场,当系统延时超过 50 毫秒时,收益大幅下降的情况就会出现( Dick Martin ,2012 )。因此,为了实现执行这些策略所带来的好处,高频交易公司必须拥有实时、与交易所同位的高频交易平台,通过这个平台来接受市场行情、生成交易指令、选择路由并执行指令。目前,国内的证券市场,各家开发商推出的适合于高频交易的以低延迟著称的内存交易系统普遍 延迟已达到100us这个数量级。
如今信鸽的时代已经过去,100us也不再是稀罕事,那么几微秒或者纳秒的梦想还遥远吗?
熟悉高频交易低延迟技术的人都知道,目前,solarflare网卡的双程通信来回延迟已经做到4us左右的极致延迟。但是,国内的证券市场,各家开发商推出的适合于高频交易的以低延迟著称的内存交易系统,其普遍延迟还在100us这个数量级,由此产生了一个明显的头重脚轻的现象:即网络延迟仅4us,而业务延迟达到100us,这样使得低延迟网络技术的优势丧失殆尽。我们可以通过详细分析内存交易系统的全路径延迟, 精确定位所有的延迟瓶颈之所在,并在此基础上,根据内存访问的电气层特性,以及CPU的缓存机制特性,结合当前新推出硬件的NUMA架构,处理器内部的核心部署架构等,提出一个全新的内存交易系统的构想,并从理论上计算给出了新系统的延迟参数:<1us(仅业务逻辑,不包含通信延迟,可以认为通信延迟4.5us是个常量);不仅如此,在上述理论的指导下,恒生电子开发了一个验证型的原型系统,得到的实际延迟达到惊人的<200ns的水平。
该原型带给高频交易系统很大的想象空间,将成为高频交易领域的一项突破: 即适合于高频交易的以低延迟著称的内存交易系统延迟时间可以从现在的100多us下降到约5us左右。
信鸽的时代已经过去,100us也不再是稀罕事,几微秒或者纳秒的梦想不遥远!