在全球疫情常態(tài)化的大背景下，數(shù)字經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，預(yù)計到2024年，數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將孕育出超過5億個新應(yīng)用/服務(wù)，加速著社會經(jīng)濟(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
以證券行業(yè)為例，隨著移動互聯(lián)應(yīng)用的常態(tài)化及行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加快，從電子化到互聯(lián)網(wǎng)化，再到數(shù)智化，證券行業(yè)進(jìn)入新機(jī)構(gòu)時代，呈現(xiàn)出業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)化、服務(wù)專業(yè)化等特征，市場競爭日益激烈，投資端資產(chǎn)多市場、全品種，交易模式也演化為多模式、多交易中心、數(shù)智輔助等模式。金融科技支撐的重要性日益凸顯，逐漸成為券商賣方機(jī)構(gòu)提升投研投資賦能、交易、中介、托管外包等服務(wù)的關(guān)鍵，甚至是勝負(fù)手因素。
“十四五”規(guī)劃強調(diào)要發(fā)揮數(shù)字技術(shù)優(yōu)勢，營造良好的數(shù)字生態(tài)，兼具積極和穩(wěn)健性，推動金融科技產(chǎn)業(yè)規(guī)范發(fā)展。打造一站式機(jī)構(gòu)服務(wù)，提供一體化投研、交易、運營等服務(wù)，成為各大券商角力焦點?；诶顺盞1 Power的極速交易服務(wù)器，采用低延時網(wǎng)卡加速等創(chuàng)新技術(shù)，致力于輔助券商以更低的時延搶占期貨等市場先機(jī)，提升客戶體驗，助力社會財富增值保值。
浪潮K1 Power采用RDMA IB網(wǎng)卡設(shè)備加速 極限降低時延
證券市場行情瞬息萬變，行情指標(biāo)時效性極高，毫秒乃至微秒級別的行情數(shù)據(jù)差別都有可能導(dǎo)致資產(chǎn)的巨大差異，精確至毫秒級乃至微秒級的實時行情服務(wù)，能夠為投資者投資決策爭取更多的操作時間和空間。但從交易所快照行情數(shù)據(jù)到行情指標(biāo)數(shù)據(jù)，背后需要海量的計算支撐。以十種K線、1.5萬支證券、開市4小時、每3秒刷新行情數(shù)據(jù)為例，再加上實時、分時、市盈率、漲跌幅、委比、委差等十幾項指標(biāo)，計算量至少為10億以上。由于限時開市開盤，開市開盤期間并發(fā)訪問量是其他時段的幾十倍，最大系統(tǒng)QPS最高達(dá)100萬/秒。投資者訂閱市場行情，后臺服務(wù)主動推送行情更新的流量亦是海量級數(shù)據(jù)，以近100萬并發(fā)用戶，平均每用戶訂閱20支證券行情，每3秒刷新行情為例，行情最大推送流量約為700萬/秒，經(jīng)過合并及緩存優(yōu)化，實際推送量也超過了200萬/秒。
為滿足期貨投資者應(yīng)對極端行情的投資需求，券商高頻交易系統(tǒng)已經(jīng)步入納秒級交易時代，并實現(xiàn)了對多交易中心的全業(yè)務(wù)支持，對時延的需求愈發(fā)嚴(yán)苛，以滿足投資者落地盤前搶單、通信鏈路加速等個性化的投資需求。
基于浪潮K1 Power的極速交易系統(tǒng)采用了超低延時的RDMA IB網(wǎng)卡設(shè)備加速，相比于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)卡，延時更低。傳統(tǒng)以太網(wǎng)模式下，兩臺服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)時，須先把數(shù)據(jù)從應(yīng)用緩存拷貝到Kernel中的TCP協(xié)議棧緩存，然后再拷貝到驅(qū)動層，最后拷貝到網(wǎng)卡緩存，多次內(nèi)存拷貝需要CPU多次介入，導(dǎo)致處理延時高達(dá)數(shù)十微秒，整個過程中CPU過多參與也大量消耗了CPU性能，影響正常的數(shù)據(jù)計算。而在RDMA模式下，應(yīng)用數(shù)據(jù)可以繞過Kernel協(xié)議棧而直接向網(wǎng)卡寫數(shù)據(jù)，即網(wǎng)卡可以直接讀取用戶態(tài)的數(shù)據(jù)。由于浪潮K1 Power服務(wù)器支持PCIe Gen4，從而使得處理延時由數(shù)十微秒降低到1微秒內(nèi)，且整個過程幾乎不需要CPU參與，節(jié)省了性能。
浪潮K1 Power采用RDMA IB卡加速效果相比x86方案延時更低，實測數(shù)據(jù)顯示，浪潮K1 Power搭配Gen4 RDMA IB卡，32字節(jié)延遲為0.80微秒，在1K字節(jié)時浪潮K1 Power/x86延遲比約為54%，即延時降低46%。浪潮K1 Power支持PCIe 4.0，又進(jìn)一步降低了延時水平，在32K字節(jié)以下時，隨著數(shù)據(jù)包增大，Gen4低延遲優(yōu)勢越明顯，Gen4/Gen3延遲比最大約為85%;在512字節(jié)時，Gen4/Gen3延遲比約為92%。
為提高IB卡的易用性，浪潮商用機(jī)器封裝了IB傳輸必須的建立連接和讀寫調(diào)用接口，用戶無需了解IB API復(fù)雜的編程模型及細(xì)節(jié)，即可使用IB接口通信，體驗IB RDMA的低延遲特性。
未來將集合處理器和CAPI特性優(yōu)勢 系統(tǒng)延時有望進(jìn)一步降低
浪潮K1 Power服務(wù)器搭載的全新POWER9處理器，相比x86服務(wù)器，在降低系統(tǒng)延時方面擁有諸多優(yōu)勢。多核多線程、CPU單核4線程的優(yōu)勢，能夠輕松應(yīng)對高并發(fā)狀況，且主頻高達(dá)3.8GHz，擁有更快的時鐘周期;支持PCIe 4.0，將IO帶寬提高了2倍，延時降低了1/2;高達(dá)110M的L3緩存，大幅提高了數(shù)據(jù)命中率;支持CAPI，將FPGA獲取數(shù)據(jù)的延時降低至傳統(tǒng)I/O架構(gòu)的1/36。
根據(jù)未來發(fā)展規(guī)劃，基于浪潮K1 Power的極速交易系統(tǒng)將探索基于CAPI的FPGA加速方案，在該方案中，CAPI將能夠使異構(gòu)設(shè)備使用虛擬地址直接訪問系統(tǒng)內(nèi)存。眾所周知，NVLink技術(shù)使得CPU和GPU之間可以共享內(nèi)存并可互相直接訪問對方內(nèi)存，從而極大地提高了CPU和GPU之間的協(xié)同工作效率，與此類似，CAPI作為FPGA和處理器的接口，將允許設(shè)備內(nèi)存成為系統(tǒng)內(nèi)存映射的一部分，從而使FPGA和CPU上運行的軟件可以看到相同的虛擬內(nèi)存地址，即內(nèi)存共享。這些鏈路及帶寬優(yōu)勢，結(jié)合數(shù)據(jù)傳輸路徑上的優(yōu)勢，使得浪潮K1 Power的傳輸速率高而IO路徑更短，從而使數(shù)據(jù)獲取的延時降低至300納秒級別。
傳統(tǒng)的IO Flow需要驅(qū)動程序，需要內(nèi)存搬移，需要從用戶態(tài)切到內(nèi)核態(tài)做設(shè)備驅(qū)動，要累計運行一萬多條指令，而通過CAPI技術(shù)，一次IO Flow運行指令數(shù)量降低至500條以內(nèi)，指令的大量精簡進(jìn)一步降低了延時。
數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代，隨著資本市場改革的加速，衍生品業(yè)務(wù)政策創(chuàng)新、新產(chǎn)品品種不斷豐富，期貨市場成交量和客戶權(quán)益屢創(chuàng)新高，投資者結(jié)構(gòu)和交易方式正在發(fā)生著結(jié)構(gòu)性調(diào)整，機(jī)構(gòu)化大勢方興未艾?？焖僭鲩L的機(jī)構(gòu)投資者對券商提出了更高要求，以極限降低時延為目標(biāo)的極速交易系統(tǒng)為代表的金融科技迭代創(chuàng)新勢在必行?；诶顺盞1 Power的低延時網(wǎng)卡方案，以更低的延時，結(jié)合浪潮K1 Power服務(wù)器高可靠、高安全及性能優(yōu)勢，將引領(lǐng)新一輪交易基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)創(chuàng)新浪潮，加速行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐。
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