股票证券交易系统架构分析与设计

名词解释:

0. STEP协议是什么？
STEP: Securities Trading ExchangeProtocol，是中国金融行业数据通信标准JR/T0022-2004，目前被深圳交易所采用，作为LeveII数据向信息服务商分发的数据的标准协议。

其实，这个交易所支持多种证券交易协议，包括:FIX,FAST协议。

1. FIX基本介绍
FIX–The Financial Information eXchange (“FIX”) Protocol，金融信息交换协议.是针对交易相关消息的规范。在银行、券商、交易所、投资机构、相关业间应用非常广泛。这些市场参与者基于统一的语言进行自动交易。
fix是工业驱动的消息标准，它是开放和自由的，但不是一套软件。而是一个规范，各厂商基于规范开发相应的软件。作为在交易通信中的主导协议，fix与其它的订单处理系统、交易系统融合。fix协议有两层：会话层和应用层。会话层主要是负责传输数据，而应用层则是处理相关的业务数据。

2.FAST协议
FAST(FIX Adapted for Streaming) ,其核心是一个压缩算法，将按照fix规范定义的数据经过压缩以后，可以在很大程度伤降低发送、接收双方的带宽。

交易所对稳定性和性能，有极高的要求，这就对架构设计能力有很高的考验，有幸参与这一个有意思的过程，其实，里面的架构师都是来自微软，ebay,IBM的一线架构师，其中Ebay的架构给了我们不少启发。

首先说说我们的最终达到的成果吧：

目前可容纳的投资者账户数超3亿个，证券数量从原有系统的5千只可扩大至5万只，容量扩大了10倍。并且具备每秒30万笔、每日超4亿笔委托的处理能力，是原有系统的3倍。新一代交易系统将平均委托处理时延约为1.1毫秒，仅为原有系统的百分之一，而五年总体成本仅是原有系统的1/3。

这个架构核心思想也是借鉴EBAY架构师Dan Pritchett源于对大规模分布式系统的实践总结，在ACM上发表文章提出BASE理论，BASE理论是对CAP理论的延伸，核心思想是即使无法做到强一致性（Strong Consistency，CAP的一致性就是强一致性），但应用可以采用适合的方式达到最终一致性（Eventual Consitency）。

但证券交易系统对数据一致性有更高要求，但交易所不缺钱，很多高性能，高可用都是用很贵的硬件堆起来的。

BASE是指基本可用（Basically Available）、软状态（ Soft State）、最终一致性（ Eventual Consistency）。

基本可用（Basically Available）

基本可用是指分布式系统在出现故障的时候，允许损失部分可用性，即保证核心可用。

电商大促时，为了应对访问量激增，部分用户可能会被引导到降级页面，服务层也可能只提供降级服务。这就是损失部分可用性的体现。

软状态（ Soft State）

软状态是指允许系统存在中间状态，而该中间状态不会影响系统整体可用性。分布式存储中一般一份数据至少会有三个副本，允许不同节点间副本同步的延时就是软状态的体现。mysql replication的异步复制也是一种体现。

最终一致性（ Eventual Consistency）

最终一致性是指系统中的所有数据副本经过一定时间后，最终能够达到一致的状态。弱一致性和强一致性相反，最终一致性是弱一致性的一种特殊情况。

ACID和BASE的区别与联系

ACID是传统数据库常用的设计理念，追求强一致性模型。BASE支持的是大型分布式系统，提出通过牺牲强一致性获得高可用性。

ACID和BASE代表了两种截然相反的设计哲学

在分布式系统设计的场景中，系统组件对一致性要求是不同的，因此ACID和BASE又会结合使用。

参考资料

CAP和BASE理论