Hochfrequenz Handelssysteme

Hochfrequenz-Trading-System-Design und Prozess-Management Hochfrequenz-Trading-System-Design und Prozess-Management Berater: Roy E. Welsch. Abteilung: Systemdesign und Managementprogramm. Herausgeber: Massachusetts Institute of Technology Datum der Herausgabe: 2009 Handelsunternehmen sind heutzutage sehr stark auf Data Mining, Computermodellierung und Softwareentwicklung angewiesen. Financial Analysts erfüllen viele ähnliche Aufgaben wie die in der Software-und Fertigungsindustrie. Allerdings hat die Finanzbranche noch nicht in vollem Umfang verabschiedet High-Standard-Systeme Engineering Frameworks und Prozess-Management-Ansätze, die erfolgreich in der Software-und Fertigungsindustrie waren. Viele der traditionellen Methoden des Produktdesigns, der Qualitätskontrolle, der systematischen Innovation und der kontinuierlichen Verbesserung, die in Ingenieurdisziplinen gefunden werden, können auf den Finanzbereich angewendet werden. Diese Arbeit zeigt, wie das Wissen aus Ingenieurdisziplinen das Design und Prozessmanagement von Hochfrequenz-Handelssystemen verbessern kann. Hochfrequenz-Handelssysteme sind rechnerisch. Diese Systeme sind automatische oder halbautomatische Softwaresysteme, die von Natur aus komplex sind und ein hohes Maß an Konstruktionsgenauigkeit erfordern. Der Entwurf eines Hochfrequenz-Handelssystems verbindet mehrere Felder, darunter quantitative Finanzen, Systemdesign und Software-Engineering. In der Finanzbranche, wo mathematische Theorien und Handelsmodelle relativ gut recherchiert sind, ist die Fähigkeit, diese Entwürfe in echten Handelspraktiken umzusetzen, eines der Schlüsselelemente der Wettbewerbsfähigkeit einer Wertpapierfirma. Die Fähigkeit, Investmentideen effizient und effizient in leistungsfähige Handelssysteme zu verwandeln, kann einer Investmentfirma einen enormen Wettbewerbsvorteil verschaffen. (Fortsetzung) Diese Diplomarbeit enthält eine detaillierte Studie, die sich aus Hochfrequenzsystemen, Systemmodellen und - grundsätzen sowie Prozessmanagement zusammensetzt Für die Systementwicklung. Besonderes Augenmerk wird auf Backtesting und Optimierung gelegt, die als die wichtigsten Bestandteile beim Aufbau eines Handelssystems gelten. Diese Forschung baut System-Engineering-Modelle, die den Entwicklungsprozess zu führen. Es verwendet auch experimentelle Handelssysteme zur Überprüfung und Validierung von Grundsätzen, die in dieser Arbeit behandelt werden. Schließlich kommt diese These zu dem Schluss, dass systemtechnische Grundlagen und Rahmenbedingungen der Schlüssel zum Erfolg für die Durchführung hochfrequenter Handelssysteme oder quantitativer Investitionssysteme sein können. Thesis (S. M.) - Massachusetts Institut für Technologie, System Design und Management-Programm, 2009. Cataloged aus PDF-Version der Arbeit. Enthält bibliographische Hinweise (S. 78-79). Schlüsselwörter: System Design and Management Program. HiFREQ ist eine leistungsfähige algorithmische Engine, die Händlern die Möglichkeit gibt, HFT-Strategien für Aktien, Futures, Optionen und Devisenhandel zu implementieren, ohne die Zeit und Ressourcen in den Aufbau und die Erhaltung ihrer investieren zu müssen Eigene Technologieinfrastruktur. Es bietet alle wesentlichen Komponenten, um den Durchsatz von Zehntausenden von Aufträgen pro Sekunde bei Sub-Millisekunden-Latenz zu erleichtern. HiFREQ kann unabhängig als eigenständige Black-Box-Trading-Lösung oder als Teil der InfoReach TMS-Handelsplattform für ein komplettes End-to-End-Handelssystem genutzt werden. Die offene, brokerneutrale Architektur ermöglicht es Benutzern, proprietäre, komplexe Handelsstrategien sowie Zugriffsalgorithmen von Brokern und anderen Drittanbietern zu erstellen und zu implementieren. Aufträge können zu jedem globalen Marktziel über InfoReachs interne Low-Latency FIX Engine geleitet werden. Multi-Asset Global Equities, Futures, Optionen und FX Risikocontrol HiFREQ bietet eine Risikobewertung jeder Auftragsanforderung und stellt die Einhaltung vorkonfigurierter firmenspezifischer Handelsbedingungen sicher. Broker neutral HiFREQ verbindet Sie mit den mehreren Brokern, Börsen und ECNs. Zentrale Überwachung und Steuerung Während Komponenten von HiFREQ auf verschiedene geografische Standorte verteilt werden können, können alle Performance - und Kontrollfunktionen der Strategie von einem zentralen, entfernten Standort aus durchgeführt werden. HiFREQ kann 20.000 Aufträge pro Sekunde pro FIX-Verbindung ausführen. Mit zwei oder mehr FIX-Verbindungen kann der Durchsatz erheblich gesteigert werden. Low Latency Die von dem Punkt HiFREQ gemessene Roundtrip-Latenz im Submillisekundenbereich erhält einen FIX-Ausführungsbericht an den Punkt, an dem HiFREQ das Senden einer FIX-Auftragsnachricht abschließt. Verteilt und skalierbar Um die Effizienz und Performance der Handelsstrategien zu erhöhen, können ihre Komponenten so konzipiert werden, dass sie gleichzeitig laufen. Strategiekomponenten können auch auf mehreren Servern bereitgestellt werden, die mit verschiedenen Ausführungsorten zusammengeführt werden können. Java-Programmierer GuideHigh Frequency Traders Hedge-Bets Mit IBM Power Banks, Hedgefonds, Hochfrequenz-Händler und andere Spieler an den Kapitalmärkten haben ein Bedürfnis nach Geschwindigkeit. IBM glaubt, dass seine Power-basierten Systeme für den Betrieb ihrer Anwendungen besser geeignet sind als die aktuelle Ernte von X86-Systemen. Das ist, warum einige Aktienhandelstische in New York und London setzen Power7 Maschinen durch die Schritte, um zu sehen, wenn Big Blue Recht ist und sie schauen voran zu Power8 Eisen, das um die Mitte dieses Jahres auch kommt. Als IBM beschlossen, seine X86-Server-Geschäft zu verkaufen Lenovo vor einem Monat. Stellte das Unternehmen klar, dass es nach wie vor verpflichtet, seine homegrown Power-Prozessoren und die Systeme, die mit ihnen gebaut werden. IBM möchte einen besseren Job verkaufen Power-basierte Maschinen gegen X86 Eisen, und ein lukrativer Ort, wo es starten will, ist in den Kapitalmärkten. Speziell, sagen IBM und wichtige Partner, kann die Power-Plattform eine Nische in Hochfrequenz-und anderen Handelssystemen schnitzen. Im Jahr 2013 kamen 26,8 Milliarden von IBMs insgesamt 99,8 Milliarden an Einnahmen aus dem Finanzdienstleistungssektor, die die größte Einnahmequelle ist, die IBM von einer einzigen vertikalen hat. IBM hat offensichtlich eine Präsenz in den Rechenzentren bei den größten Finanzinstituten auf dem Planeten, also wenn es einen Leistungsvorteil, der Handelsplattformen im Vergleich zu X86-Systemen demonstrieren kann, dann sollte es eine relativ einfache Zeit brechen in diesem Markt. Zu diesem Zweck arbeitete Ravi Arimilli, ein ehemaliger Power-Chip-Designer und System-Technologie-Chef CTO, der ebenfalls IBM Fellow ist, mit Terry Keene, CEO bei Financial Services Consulting Integration Systems, zusammen Retool Hochfrequenz-Handelsprogramme auf Power-basierten Systemen statt übertaktet Systeme auf Intel Xeons oder AMD Opterons basieren und tun dies mit weniger Knoten, weniger Jitter und höhere Leistung laufen. An den Kapitalmärkten gibt es eine Menge Skala, dh sie haben viele Server, erklärt Arimilli EnterpriseTech. Diese Unternehmen haben in der Regel homegrown Code, und sie haben nicht eine Menge von Middleware dort gibt es keine SPSS, keine HANA, keine Oracle, Theres nur Code läuft auf der Hardware direkt. Sie haben Code, den sie gegen diese Motoren schleifen müssen, und sie werden es so hart wie sie können. Sie wirklich dont care über hohe Verfügbarkeit, denn wenn sie etwas brechen sie haben viele Server, so ist es keine große Sache. Wenn Sie ihre Leistung um 10 bis 15 Prozent verbessern können, werden sie bezahlen Sie fast doppelt so viel für den Server. Für sie ist diese Leistungsverbesserung ein großes Ticket, weil das Geld auf dem Tisch ist. Hardware, in diesem Raum, so viel. Vielleicht gleichermaßen wichtig ist die Tatsache, dass Arimilli glaubt, dass das, was auf den Kapitalmärkten geschieht, ein Vorläufer für die Art von Hardwareplattformen ist, die Einzelhandel, E-Commerce und andere Industriezweige als Analytics vor, während und nach Transaktionen einsetzen wollen So viel wie die Transaktionen selbst. Es sind nicht nur Kapitalmärkte, sagt er. Es gibt einen Push für eine neue Klasse von Servern für Jobs, die wie Kapitalmärkte fühlen, und Unternehmen, die nicht kaufen würde teure Hardware jetzt in diese Richtung für ihre neuen Spiele als Unternehmen zu bewegen. Der Weg zurück in den Tag, als Hochfrequenz-Handel jung war, sagt Keene, Digital Equipment war der Anbieter der Wahl für Kapitalmärkte Handel, und dann Sun Microsystems klopfte Digital out in den frühen 1990er Jahren. Und in den frühen 2000er Jahren wurde es von Hewlett-Packard übernommen, vor allem, weil das Unternehmen sechzehn Blade-Server in einem Gehäuse, das war mehr als IBM oder Dell könnte zu der Zeit. So komisch das klingt, die Dichte ist für die Kapitalmärkte unglaublich wichtig, sagt Keene. In den vergangenen Jahren haben Supermicro, Penguin Computing, SGI, Appro (jetzt Teil von Cray), Dell, Ciara Technologies unter anderem alle übertakteten Server auf Basis von Single-Socket-Core i5- oder i7-Prozessoren oder auf zwei Sockeln erstellt Xeon E5 Prozessoren. (Supermicro zeigte seine Low-Latency-HFT-Hyper-Speed-Server Ende letzten Jahres auf der Trading Show in New York, die auf der Acht-Core-Xeon E5-2687W Prozessoren laufen bei 3,4 GHz mit FPGA-beschleunigten Ethernet-Karten von Solarflare installiert sind .) Während niedrige Latenzzeit ist wichtig, mit Hochfrequenz-Handel, so ist immer deterministische Bedeutung vorhersehbar und konsistente Leistung aus einer Maschine. Die inkrementellen Kosten der nächsten Mikrosekunde rasierte Latenz ist riesig, und das ist, warum Keene sagt, dass Kapitalmarktspieler anfangen, weniger über Hochfrequenzhandel zu denken und mehr über das, was er synchronisiert, ist hoher Intelligenzhandel, in dem analytics in die gleiche Kiste gebaut wird Tut die Geschäfte, um nicht nur Latenz zu reduzieren, sondern die Infrastruktur zu vereinfachen. (Genau das, was IBM und die Integrationssysteme in dieser Hinsicht tun, werden weder Keene noch Arimilli sagen, außer dass es klarer wird, wenn die Power8-Systeme um die Mitte dieses Jahres gestartet werden.) Hochfrequenzhandel ist nicht so einfach wie Overclocking-Prozessoren, die Trades mehr tun. Zum einen hat AMD den Taktgeschwindigkeitskrieg mit Intel auf der X86-Front verloren und mit der Haswell-Generation von Prozessoren wird nur die K-Serie von Core i5 und i7-Prozessoren von Intel offiziell als übertaktetes Gerät unterstützt. Es gibt keine aktuellen Xeons, die das Overclocking unterstützen, obwohl es einige BIOS-Tricks gibt, die es Tradern erlauben, die Kerne auf ihre Turbo-Boost-Geschwindigkeiten zu heben und sie dort zu halten, wenn sie alle Energiesparfunktionen auf den Chips ausschalten. (Das heißt, wenn Sie ein groß genug Kunden, wie eBay ist, können Sie spezielle Hochfrequenz-SKUs von Intel, die eBay konnte für die Maschinen in seinem neuen Rechenzentrum in Utah zu tun.) Mit dem Core i7 K Serie-Chip, sagt Keene, können Sie vier Kerne laufen bei 4,5 GHz oder zwei läuft bei 4,8 GHz und sogar eine läuft bei 5 GHz, aber er lacht und sagt, Sie brauchen flüssigen Stickstoff, um es zu kühlen. Darüber hinaus brennen diese Chips in 30 bis 60 Tagen und sie sind nicht unter Garantie, entweder. Wir fingen an, mit diesen Typen zu reden, und was sie uns sagen, ist, dass ihre größte Herausforderung Jitter ist, erklärt Keene. Sie wollen nicht zu tun haben, Overclocking mit teuren Kühlung, obwohl einige tun bescheiden Übertaktung in ihren Handelssystemen. (Die Lucera-Finanzdienstleistungswolke, die letzte Woche gestartet wurde, beschränkt das Übertakten auf Maschinen von Scalable Informatics zum Beispiel.) Lets nur reden über gehen in einen der Börsen, weil das ein einfaches Beispiel ist, sagt Keene. Im Augenblick verdreht die Londoner Börse den schnellsten Austausch auf dem Planeten, bei unter 125 Mikrosekunden. So, wenn ich einen Algorithmus geschrieben habe, um Handel mit unter 125 Mikrosekunden zu tun, und das ist, wie ich erwarte, Daten in zu nehmen und Entscheidungen zu treffen, und das ist, wie ich Geschäfte tue, wenn ganz plötzlich ein Handel bei 3 oder 4 Millisekunden hereinkommt, Sie haben gerade meinen Algorithmus geblasen und ich könnte gerade eine Million Dollar verloren haben. Und Jitter geschieht auch innerhalb der HFT-Box. Wenn der Algorithmus soll in 20 Mikrosekunden ausführen, und wenn plötzlich etwas in der Box verursacht eine Art von Warteschlange Verzögerung und ich kann nicht ausführen meinen Handel für 100 oder 115 Mikrosekunden, dann habe ich meinen Handel verloren und ich habe alles verloren Des Geldes, das ich machen wollte. So Jitter entpuppt sich als fast so wichtig wie HFT, und in der Tat, ich habe eine Reihe von Kunden sagen mir, dass sie tauschen Latenz, um Jitter und Dichte zu reduzieren. Trading-Anwendungen sind in der Regel in C mit einem Bindestrich von Assembler hier und da geschrieben, aber Keene sagt, einige Anwendungen verwenden Java anstelle von C, Leistung zu opfern. Das war ein wenig überraschend für uns, aber die Schönheit von Java ist, dass man die Algos wirklich schnell ändern kann, sagt Keene. Einige Handelsshops sind so weit gegangen, ihre eigenen Garbage Collection-Routinen für die virtuellen Java-Maschinen zu erstellen, obwohl einige, wie Priceline für seine homegrown Caching-System für Hotelreservierungen. Entdecken die Zing JVM von Azul Systems, die eine clevere Pausenlose Garbage Collection Routine, die einige der Jitter im System entfernt hat. Die Sache zu erinnern ist, dass die Coder, die Trading-Anwendungen schreiben sind einige der intelligentesten Programmierer auf dem Planeten, und sie haben intime Kenntnisse der X86-Plattform und für Xeon-Chips im Besonderen. Sie optimieren den Linux-Kernel selbst, um Konflikte und Jitter auf die Kerne zu reduzieren, die das Betriebssystem ausführen, und sie haben andere Routinen, die sie auf den verbleibenden Kernen in den Systemen erstellen, um sie bei 90 Prozent oder mehr CPU-Auslastung zu allen Zeiten, wieder zu halten Erhalten diese deterministische Leistung. Einige von diesem ist Dummy Arbeit, und einige von ihm ist echte Arbeit. Es ist einfacher, die Maschine Dummy Arbeit zu geben, um es in einer stetigen Weise ausführen, als die Chips eigenen Strom sparen und Lastverteilung Features übernehmen und versehentlich Einführung Latenzen und Jitter im gesamten System. In vielen Fällen sind die Anwendungen in C oder C geschrieben und Handelstische verwenden normalerweise die Open-Source-GNU-Compiler, sagt Keene. Dies macht das Portieren des Codes von einem Xeon zum Power7-Chip ziemlich einfach, da die Dual-Socket PowerLinux 7R2-Server Linux und die GNU-Compiler unterstützen. Aber nur einen einfachen Port und Rekompilierung tut nicht die optimale Leistung aus dem Power7-Chip, die in diesem Fall läuft bei 4,6 GHz über seine acht Kerne. Und zwar mit Luftkühlung, nicht mit Flüssigkeits - oder Stickstoffkühlung. Hier ist ein Beispiel für die Art der Chip-Architektur und Tuning Unterschied, der für HFT-Shops, die schauen, um Power anstelle von X86. Intels Xeons haben L3-Caches, die über die Kerne geteilt werden, mit 2,5 MB oder 3 MB pro Kern auf einer Round-Robin-Doppelringschleife. Die Zugangszeiten zu diesen Caches sind, je nach dem, wie weit ein Core aus einem Cache-Segment stammt, in der Größenordnung von 25 Nanosekunden. Eine Menge von HFT-Shops nicht nutzen Cache, weil es nicht ein großer Vorteil ist. Aber auf einem Power7-Chip, erhalten Sie 80 MB L3-Cache, mit 10 MB pro Cache nahe Cache, rechts an jedem Kern mit einer Zugriffszeit von vielleicht 5 Nanosekunden und Remote-Cache, die bei möglicherweise 25 Nanosekunden zugegriffen werden kann. Der Trick für die Abstimmung dieser HFT-Anwendungen ist dann, um Daten in diesem 10 MB-Cache-Segment zu erhalten, so dass es lokal von jedem Kern gekaut werden kann. Jetzt kann der L3-Cache mehr lokale Daten und schnellen Zugriff darauf bereitstellen. Die Power7- und Power7-Chips können übrigens nach Arimilli und Keene übertaktet werden, aber keiner von ihnen weist darauf hin, dass HFT-Kunden das tun, weil sie etwas anderes tun müssten als Luftkühlung der Systeme. (Unter der Annahme, dass Hersteller den Chip mit etwa 80 Prozent seiner Kapazität schieben, könnte ein Power7-Prozessor vielleicht so hoch wie 5,5 GHz bis 5,7 GHz treffen, aber dies würde Kälteprobleme verursachen, würde Garantien ungültig machen und vielleicht Jitter einführen.) Ohne Rückgriff Zu übertakten, können IBM und Integration Systems in den ersten Proofs of Concept in New York und London zeigen, dass die Arbeit von 200 zwei Sockel Ivy Bridge-EP Xeon E5-2600 v2 Server getan werden kann, um rund 100 zwei durchgeführt werden - Sockel Power7-Knoten. Dies ist nur mit einem Roh-Neukompilierung der Handels-Anwendungen. Und mit Code-Optimierung, um die Vorteile von Cache, Threads, Register und andere Funktionen der Power-Architektur zu nutzen, könnte die Konsolidierung auf rund 80 Knoten nach Arimilli gedrückt werden. Mit den Power8-Systemen kommen in diesem Jahr, wird IBM in der Lage sein, haben rund 40 Knoten die gleiche Arbeit wie die 200 X86-Systeme oben zitiert haben. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass dies für Anwendungen in den Kapitalmärkten ist, sagt Arimilli. Sie können darauf hinweisen, dass, wenn Sie sich SPEC Integer-Prozessor-Benchmarks, würden Sie nicht erwarten, diese Art von Reduktion, aber diese Tests sind keine Kapitalmarkt-Anwendungen. Diese Anwendungen unterstreichen den Speicher, die Warteschlangen, den Stoff und andere Funktionen, und auf diesen speziellen Anwendungen können wir 2: 1 im Vergleich zu X86 jetzt mit Power7 und weitere 2: 1 mit Power8. Teile das: