交易系统【三】网关

第二章本来是要讲消息总线，审核说是过度宣传，就放弃了，不纠结，先跳过。

网关和消息总线的底层技术都和网络相关，两者也有很重要的差别。消息总线主要用于内网，受交换机和网卡影响比较大，网络状况也比较稳定，网络重传的概率低，为了追求低延迟，软硬件技术非常苛刻。

网关和消息总线有很大不同，它主要面向互联网，交易所通常会要求专线接入，网络状况要优于互联网，但距离的缘故，网络延迟本身就远高于局域网。想象下，光每纳秒也只能传播30厘米，就知道距离对延迟的影响有多大。上海城内平均延迟在10毫秒，上海到北京之间城域网，延迟也要超过30毫秒。另一方面，长距离传输要跳转多个交换机，丢包率就要高于局域网。在这种场景下，网关的技术核心就不是怎么将延迟降到微秒级别，没有意义，而是在处理好不稳定的网络状况后，保证业务的持续性。

因为互联网本身固有的延迟，网关延迟要远高于内网的消息总线，但并不意味着网关的延迟控制不重要，在技术上也很容易。网关要处理的连接数通常要远高于消息总线，网络吞吐量也高于消息总线几个数量级。想象下，中国三亿股民，一只股票行情数据在消息总线上只需要传输几份副本，而将这个行情数据推送给客户端，网络传输的数据量得有多大。这个例子有点夸张也不准确，只为说明数量级的差距。交易所通常采用多级分发的策略，由交易所到证券席位和行情供应商，再由他们分发。

除了网络吞吐量大外，网关还要应对流量尖峰。一旦瞬间网络流量超过操作系统缓冲大小，超过运营商带宽，或者经过的交换机问题，都有可能被丢弃，导致网络重传，一旦触发超时机制，延迟都不会太小。

以上这些问题，是网关的共性技术问题，如何解决有不少优秀产品和技术可以借鉴。交易系统的网关在稳定性要求更加严格，在业务上也有特有的需求，比如交易网关，行情网关，结算网关，甚至股票和债券交易网关都可以分割开。

安全性考虑，将网关和核心网络隔离，防止重复登录，双向心跳侦测网络故障更及时。成交回报的推送除了避免网络上丢失，业务层面也要加入重传机制。

交易系统是时间敏感的，网关和终端之间日历和时钟同步也是至关重要。日历对延迟容忍性要高点，时钟就苛刻的多，传统的NTP误差在毫秒级，随着交易频率越来越高和交易公平性的要求，对时间精度越来越高。撮合原则除了价格优先还有时间优先，简单的做法以到达撮合系统来标记时间优先顺序，这种做法受到传输距离影响比较大，高频量化系统就把服务器搬到交易所机房，减少传输距离，拿到时间优先权，更公平的做法是以委托单到交易所的前置机为准。有的交易所会采用GPS时钟源，早期有报道称，谷歌在数据中心内部采用原子钟作为跨数据中心时钟同步基准，不知道现在交易所有没有应用。GPS时钟加原子钟，这两种技术混用，以物理世界的真实时间，大大降低了传输距离导致的排序偏差，也降低了技术难度。

前置机和网关之间的断网重连机制也是网关要考虑的重点，毕竟网络状况是不可预测的。前置机在断网后有可能连接失败，或者重连后可能连接到其他网关。交易系统如何避免重单，在前置机重连后，之前的网关数据如何处理，是业务级别策略。网关是被动接受连接，断网重连不是技术上难题。

网关除了网络流量控制外，还要考虑业务上的流速控制，避免某个前置机发单过多，而其他前置机处于饥饿状态，这是技术导致业务上的不公平。