眾所周知，交易系統是資本市場中最核心、最重要的信息系統，不僅支撐著資本市場的安全運作，同時也關系著市場未來的創新發展，一直以來被各交易所高度重視。2016年6月6日，在證監會領導和信息中心等相關部門持續關心和大力支持下，經深交所、市場參與機構及結算公司等多方的共同努力，歷時四年研發的新一代交易系統正式上線。該系統是深交所針對中國發展多層次資本市場的戰略目標，結合當今全球交易所技術最新發展趨勢，由深交所完全自主設計、自主研發，掌握完全知識產權的世界級核心交易系統。該系統攻克了多項關鍵技術，相比上一代系統更安全、更高效、更公平、更便捷、更靈活、更經濟，打造了國際一流的交易系統，推動國內證券交易進入了一個新的時代。

深圳證券交易所總工程師 喻華麗

交易系統革新勢在必行

　　深交所堅持重要系統自主研發，實行“技術先行、自主可控、整合資源、持續優化”的技術路線，完全掌握世界先進交易系統的設計和維護技術，形成了較為強大的研發創新能力和安全高效的運營能力。近十年，中國證券市場正處于高速發展和創新時期，日委托峰值屢創新高（歷史峰值7650萬筆）、投資者賬戶總數持續增長、新產品和新業務不斷推出，對交易系統的功能、效率、容量、安全性、可靠性、靈活性等提出越來越高的要求。同時，在經濟全球化、金融一體化、交易所并購與市場整合、國際競爭日趨激烈的環境下，交易系統面臨著產品和業務深層次創新、國內特有的前端監控和多元化業務服務、資本市場對外開放、安全運行能力進一步提升以及技術革新等多方面挑戰。

　　為此，深交所結合我國資本市場發展戰略與業務創新需求，針對我國證券市場自身交易環境，并結合當前國際證券市場交易技術發展的新趨勢，在先行完成規劃的基礎上，2011年11月正式啟動新一代交易系統的建設、打造國際一流的交易系統，并2016年6月正式上線安全運行至今。

關鍵技術突破創新

　　新一代交易系統之所以能夠成功上線并被市場認可，關鍵在于深交所基于自身實際情況和業界最佳實踐，勇于革新，推出了具備新架構、新服務、新網絡、新網關、新交易終端、新接口的全新交易系統。

　　該系統采用全新設計理念的分布式架構，在行業核心交易系統領域內率先引入開放平臺與開源技術、高性能交易網絡等系列新技術，開發了全新的交易接口、交易終端和交易網關。攻克了一系列關鍵難題，包括高可靠低時延消息總線、高速無鎖隊列、基于多級流水線架構的高性能實時大數據量處理、高性能協議轉換引擎、解決地域差異帶來的公平性問題的首筆委托同時到達等關鍵技術。構建了完全基于開放平臺、高速消息總線的高可靠、高并發、低時延、可水平擴展的分布式大規模并行處理系統。

　　1.新架構。新一代交易系統基于證券交易業務的特點，設計了分布式大規模的并發處理架構，在系統業務處理的每個環節均支持多實例分區并發處理，實現了高性能并具備良好的水平擴展性。為了實現高性能低時延，還實現了多級流水線處理架構，突破了高性能低時延、高可用、易擴展、公平性等關鍵技術。

　　（1）高可用關鍵技術。證券交易系統在高可用方面要求數據零丟失、不重不亂，故障快速恢復；由于交易系統采用了分布式大規模并發處理架構，每一處理組件都會從多個上游組件接收數據，如何保證主備組件收到數據序列的一致性，是高可用設計的關鍵。

　　經充分調研和深入探索，結合國際主流證券交易所的最佳實踐以及原有的交易系統研發積累，尤其是針對中國證券市場眾多的獨特需求，設計了基于高速消息總線的高可用架構，核心業務層采取雙中心2+1或2+2高可用設計，通信服務層同城雙中心“雙活”設計。該架構基于可靠消息傳輸、一致性策略、數據持久化、快速故障切換等關鍵技術，保證交易系統在運行過程中故障可快速切換、故障斷點可重演，且高可用實現與業務應用組件隔離，從而保證交易業務可以持續平穩進行。整體架構如圖1所示。

圖1 基于高速消息總線的高可用架構

　　通過以上高可用設計，交易系統在極端情況下也能夠保證交易業務持續進行，并且保證切換過程中數據不丟不重不亂（RPO為0），一般故障自動切換時間小于10秒、同城災備切換時間小于3分鐘，比原系統縮短80%以上，極大地提高了交易系統的持續服務能力。

　　（2）高性能低時延關鍵技術。基于分布式大規模的并發處理架構，采用輸出序列穩定的多級流水線處理架構，在高性能處理的同時保證了主備實例處理結果的一致性，為高可用架構提供了關鍵支撐；自主研發了高速無鎖隊列、跨線程共享對象池技術和海量賬戶海量股份數據的快速檢索等多項關鍵技術，在每筆委托經過8億賬戶權限檢查、每筆賣委托（占比約50%）經過3億持股明細檢查的前提下，實現了單實例5萬筆委托/秒、整體30萬筆/秒以上的委托處理性能。

　　同時，創新實現了確保高可用前提下的低時延處理；設計異步前端監控架構，創新實現集中高效前端風控前提下的低時延處理。在確保數據高可用的前提下，對委托進行包括賬戶合法性、股份賣空、資金規模控制、市場參與者權限檢查等44項前端檢查，平均委托處理時延保持在1.1毫秒左右。

　　（3）易擴展性關鍵技術。新一代交易系統基于高速消息總線實現了易擴展的總線架構，組件間耦合度低、只通過總線進行數據交換。高可用特性完全由消息總線實現，應用組件只需要專注于業務邏輯實現。這樣能夠確保系統性能和容量的快速擴展，還可以靈活支持各類新產品和新業務，大大縮短了新業務的實施周期。例如，新一代交易系統上線后，快速地支持了深港通、減持新規、股票期權等業務需求。

　　（4）公平性關鍵技術。新一代交易系統通過“首筆委托同時達到技術”“交易網關分組規則優化”“應用架構公平性設計”“交易托管服務標準化”等關鍵技術，進一步提升交易接入和交易服務的公平性。

　　2.新服務。新一代交易系統集多層次、多品種、跨市場于一體，支持國際主流的交易模式和功能，并根據我國證券市場特定需求，實現了交易前端實時風險控制、綜合交易服務功能、非交易業務指令報盤處理等系統功能。

　　3.新網絡。新一代交易網絡交易內網采用低延遲萬兆以太網，采用納秒級交換機和萬兆網卡，同城兩中心通過高速光纖連接，為系統高性能、低時延的實現提供了基礎條件。

　　深交所在建設新一代交易系統的同時，也對承載深圳證券市場交易、行情和結算等業務的交易通信接入網絡做了全面改造升級。網絡沿襲國際主流架構，多層次、全冗余，交易業務全國率先啟用BGP路由協議靈活選路、行情業務全球首例啟用PIM-SSM組播技術，全面提升了深圳市場網絡基礎設施。

　　4.新網關。新一代交易系統提供了交易網關、行情網關以及文件網關。市場參與者的柜臺系統或行情系統，通過交易網關實現委托申報和接收委托確認、成交回報；通過行情網關獲得LevelI或LevelII行情；通過文件網關獲得產品及靜態交易參考信息、ETFPCF等文件。新網關支持單點接入，提高了部署的便利性；完善的監控功能有效保障了網關的安全運行。

　　5.新交易終端。新一代交易系統為DMA用戶等有需要的用戶提供交易終端接入方式，也作為綜合金融服務平臺的應急備份接入。新的交易終端功能更豐富、界面更友好、操作更便利，相比現有交易終端，擴展了交易服務產品和業務范圍、交易信息服務內容，新增了用戶管理、授信與限額管理等功能。

　　6.新接口。交易系統的不同數據對市場參與者提供了BINARY流、STEP流、FAST流、文本文件等多種接口形式，并且對于大部分實時數據，市場參與者都可以選擇適合自己的接口方式。為保證新一代交易系統上線后市場參與者系統接入的平穩過渡，本項目在規劃階段就確定了兼容老接口的策略，在系統上線后提供6個月的老接口兼容期，通過兼容原有系統接口、并支持實時回退機制，在切換過程中沒有任何一家市場參與者出現交易、行情中斷等異常情況。

自主可控助力“一帶一路”建設

　　新一代交易系統上線以來平穩運行兩年，延續了深交所連續16年國際領先的安全運行記錄，并經受住了委托速率峰值為20萬筆/秒，日委托6500萬筆、成交5000萬筆的峰值考驗。事實上，新一代系統的性能容量指標優越，可支持可達30萬筆/秒，委托4億筆/日的委托訂單處理能力，并且未來系統的處理能力還可支持線性擴展。新一代交易系統消除了對單一軟硬件供應商的依賴、完全自主研發，實現了交易系統的全面自主可控。

　　根據交易所聯合會（WFE）網站披露的數據、交易所網站新聞動態以及近十年互聯網新聞報道的交易所技術故障事件數量，分別從交易系統完成成交筆數、日處理委托容量、持續委托處理能力，委托處理時延、安全可用性和自主可控能力與其他交易所進行比較，結果如圖2所示。

圖 2 新一代交易系統與國外主流證券交易系統特性比較

　　跟國外主流交易所的證券交易系統相比，深交所新一代交易系統在安全可用性、自主可控能力、性能、容量等方面均達到世界領先水平。需說明的是，不同于境外交易系統以低時延為第一目標，新系統是在保證高可用的前提下追求高性能，其次是低時延，目前委托交易時延方面雖不如NASDAQ等交易所，但技術架構上為未來追求更短時延留有空間。同時，新一代交易系統向開源平臺的轉型、更高的自主掌控能力、更快的業務響應能力等，也為交易系統的“一帶一路”技術輸出奠定了堅實的基礎。

　　新一代交易系統在技術上取得多項突破，推動我國證券交易進入全新的“高鐵”時代：率先解決了大規模散戶市場的低時延交易，實現了“人人可以同時坐上高鐵”；創新實現了低時延交易環境下的系統高可用，讓投資者坐上“比普通列車更安全的高鐵”；率先在低時延交易環境下引入了集中高效的風險控制，建成了“具有嚴格快速檢票功能的高鐵”；低成本完成世界級交易系統的建設，打造了一個“低成本的一流高鐵系統”。新一代交易系統的成功研發，增強了我國核心交易系統自主可控能力，進一步夯實了國家金融科技基礎設施，實踐了“自主創新”國家戰略，推動了行業的科技進步，大大增強了國家金融信息系統抵御災難和重大事故的保障能力，提升了市場運行效率，社會和經濟效益顯著。

　　目前，新一代交易系統國際化版本已就緒，我們也持續保持與國際同行技術交流、積極參與“一帶一路”交易所技術系統升級；而系統上線后良好的運行效果，也進一步擴大了深交所交易系統在業界的影響力，必將推動交易系統“一帶一路”技術輸出結出碩果。

（文章來源：金融電子化雜志）

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