证券公司交易系统发展历程和新一代交易系统建设研究

移动信息技术论坛证券公司交易系统发展历程和新一代交易系统建设研究何文奇南京证券股份有限公司，江苏 南京 210019摘要：证券行业经过30年的发展，证券公司交易系统从无营业部独立交易系统发展到集中交易系统，目前进入新一代交易系统的发展阶段。随着证券行业发展越来越快，市场需求越来越多，证券公司正不断探索、建设高并发、高性能、松耦合的新一代交易系统。本文针对证券公司交易系统的发展历程、新一代交易系统发展状况、体系架构、建设关键点、未来发展进行研究。关键词：证券公司；交易系统；发展历程；新一代交易系统中图分类号：TP3931  证券公司交易系统发展历程上海证券交易所于1990年12月19日开业，中国证券市场正式诞生，作为行业经营机构的证券公司，其交易系统自此随着交易所的变更和市场驱动不断迭代升级。早期的交易市场都是场内报盘的形式，各证券公司营业部柜员接受投资者的买卖委托，打电话通知公司派驻在交易所的场内交易员，由交易员通过交易所的电脑终端（“有形席位”）录入系统，成交后，场内交易员将成交结果电话通知营业部柜员，再由营业部柜员告知投资者，存在沟通和操作上的效率瓶颈。1993年之后，除“有形席位”交易模式外，交易所提供了“无形席位”的交易模式，证券公司通过卫星报盘系统由计算机向交易所主机发送买卖股票的指令并接收交易所的成交确认数据。卫星报盘系统的出现，解决了场内交易环节的效率瓶颈，引出了营业部交易自动化系统发展的契机。卫星自动报盘系统的出现，使得股票委托的瓶颈从与交易所交易员的通信转移到营业部内部，营业部急需一个支持网络自动化的交易系统来解决这个问题。开始出现了以dbf文件作为交互的行情揭示系统、委托系统，这一时期的交易系统形成了初步的雏形，但仍然不够自动化。1996年之后，为了方便客户交易和转账，证券公司开始建设电话电话委托系统和银证转账系统。电话委托的大规模普及推广，极大地方便普通民众参与，极大地促进了行业发展，很多营业部的电话委托交易笔数占营业部总交易量的50%以上。银证转账系统在方便股民的同时极大地减少了营业部资金柜员的工作量。在营业部现场，证券公司建设了基于NetWare系统的磁卡和热键系统，方便投资者在现场自助操作。各系统的数据和业务逻辑在后端的关系型数据库（主要是SQL Server）上实现，此时营业部的交易系统基本完备，信息实现了全面信息化，支持投资者现场和非现场自助交易、转账。1997年之前，证券公司的交易系统是各个营业部相互独立部署，公司总部不能集中管理，各个营业部的系统运维压力非常大。1997年开始，包括笔者所在的公司在内，行业中有少量证券公司开始尝试部署集中交易系统，在综合考虑风险控制和总体技术环境，1997年到1999年一般是小集中的模式，市内或省内营业部现场业务由前端系统通过专线和总部的后台系统交互，电话委托、网上交易等前端系统由总部发布、管理。2000年至2005年，互联网的浪潮扑面而来，网络通信技术迅速发展、通信费用不断降低，行业信息技术不断发展，证券公司进入了建设集中交易系统的阶段。这一阶段的集中交易系统采用三层(多层)结构，计算功能大部分迁移到业务逻辑层，后台服务器采用小型机或高端PC服务器，操作系统一般为UNIX或Linux，数据库多为Oracle或DB2。集中交易系统与交易所的数据交换接口基本转向高速地面专用网络线路。交易系统集中后，证券公司信息系统的管理和运维组织架构发生根本性改变，营业1242020年第11期

技术论坛移动信息部主要负责部署在营业部简化后的少量前端的管理和维护，交易系统的整体规划、开发、建设和运维工作集中到总部，总部技术部门实力迅速增加，有能力根据公司的战略规划做好以交易系统为核心的各信息系统的规划、开发、建设工作。2006年之后，上交所发布新一代交易平台数据接口，深交所发布新一代交易数据接口V5，交易所实时数据交换接口出现；融资融券、股票期权、OTC、港股通、CDR、新三板的不断引入和发展，策略交易、跨市场的套保交易需求不断涌现。为了对应快速增长业务种类和需求，证券公司开始研究新一代交易系统，同时开始建设面向专业投资者的极速交易系统。证券公司侧也正在有条不紊地推进新一代交易系统的研发工作。通过多年的努力，新一代交易系统从规划到开发阶段进入了实际建设、应用阶段。2020年，笔者所在的公司在公募交易结算业务上部署上线了全内存的集中交易系统，打破了20年来证券公司核心交易系统对国外商业数据库。经过仿真模拟测试，相比上一代交易系统，新一代系统交易平均延迟从几十毫秒级降低至几百微秒级，单节点业务处理并发量从3万笔/s提升到11万笔/s，对比上一代交易系统，新一代交易系统通过使用高可靠多播与多活排队机技术，可支持千万级交易委托。新一代交易系统的主要优势是使用全内存数据库，实现高并发、低延迟，快速无间断清算和业务可以部署在不同节点，系统升级时可以在业务量较少的节点先升级，运行正常后在其他节点升级，解决集中交易系统只能一次升级，出现问题影响全局的缺陷。新交易系统采用国内自主研发的内存数据库，配合开源数据库，首次在金融系统中实践去“IOE”，实现完全国产化，融入信创理念，打开国产自主可控的新篇章。2  新一代交易系统发展状况证券交易系统不仅是资本市场的核心基础设施，更是在资本市场全球化过程中成为国家金融市场最为重要的枢纽设施，越发达的资本市场越离不开先进信息技术的支撑和推动，我国资本市场信息技术起步相对较晚，对以美国为代表的外国技术依赖较大，核心的硬件和软件基本都是国外巨头产品，存在容易被卡脖子的风险。国家政策层面，我国需要并在逐步建立基于我国自有的信息技术底层架构和标准，形成自由开放的产业生态，推动信创的长远发展。2016年6月6日，深圳交易所新一代证券交易系统正式上线，该系统更加高效、便捷、安全、公平，是我国首个拥有完全自主知识产权的证券交易系统。上交所深交所股转公司交易网关交易网关交易网关3  新一代交易系统的体系架构新一代交易系统重点关注高可用、高并发性能、高容量支撑，按照所属位置划分接入层、核心交易层、平台对接层，三个层次分别进行单独设计。新一代交易系统体系架构图如图1 所示。银行、基金网关其他市场网关平台对接层报价系统交易网关报盘服务集中交易平台订单推送服务交易服务黄金服务适当性、管理服务高可用支撑服务资金、账户等系统行情服务清算中心账户中心存管平台投顾平台统一风控CRM等系统极速交易系统极速报盘专项业务交易、部分管理服务策略服务极速交易接入员工展业平台数据存储服务核心服务层自动化运维统一接入（FIX、ESB、微服务）手机交易系统网上交易系统电话委托系统非现场开户和业务办理系统统一监控其他前端系统接入层手机App个人电子计算机电话委托运行终端终端图1 新一代交易系统体系架构图2020年第11期125

移动信息技术论坛接入层主要面向投资者和柜员提供接入服务，接入的形式种类多样，包括手机App、PC端、电话和运营智能终端等。核心交易层则是证券公司整体的交易系统核心，对接入层提供各项服务。随着个性化续期客户的增多，不少证券公司在建设集中交易系统外，还建设极速交易系统为追求极限速度的高端投资者提供服务。平台对接层与交易所、基金公司、银行等外部机构对接，交易所可以是国内交易所，也可以是国外交易所，除少数具有专门牌照的证券公司，大部分证券公司不直接连国外交易所，主要是通过港股通、CDR为国内投资者提供参与国外资本市场交易的服务[1]。4  新一代交易系统建设的关键点（1）实现高可靠性。交易系统稳定是重中之重，新一代交易系统的首要设计就是确保高可靠性。对于系统故障，主要是通过集群、双活、多活来实现系统自动切换，以应对机器或程序故障，对于极少数系统单点环节，可以通过硬件层面的热备机器来实现。对于数据中心不可用的灾难，主要是通过多地部署前端接入点和建设灾备中心来应对，各接入点支持同时对接准备中心，准备中心间通过专线和同步软件实现数据同步[2]。由于费用和专线质量的限制，目前，暂未有证券公司实现主备中心双活（双中心同时对外服务，任何一个中心故障无须切换）。（2）实现高并发、高性能。交易系统面向普通投资者，随着全民炒股的热潮，以及手机等便捷设备人均标配，通过移动设备交易的占比在普通投资者中比例较大，一些大型证券公司可能有上千万的投资者接入，这就需求交易系统要能支持超高并发和高性能。对于高并发、高性能的支撑，主要的解决方案就是借鉴互联网公司的体系结构，通过计算前移、分层、数据内存化、业务分节点来实现。接入层负责统一接入，根据前端请求所提供的节点、功能、客户信息路由转发到各节点的逻辑中间件上，接入层不负责业务处理只负责路由转发，实现高并发。系统的业务种类或客户区域由不同的业务节点承担，各业务节点部署可平行扩展的业务中间件来实现业务的逻辑处理，逻辑处理后的数据落地功能由原子服务层实现根据业务处理层，通过节点化，节点中再部署可平移扩展的逻辑层和原子层功能服1262020年第11期务组件；另外随着硬件的迅速发展，使得所有数据加载在服务器内存中得以实现，各节点的业务处理功能全部在内存中实现，从而实现高性能[3]。（3）实现快速交互。证券市场经过30年的发展，业务越来越复杂，单一系统集成了太多的业务逻辑和历史包袱，缺乏灵活性，改动升级的代价和风险比较高，应对新业务时可能无法满足快速交互的需求。新一代交易系统设计初期事先规划好，在系统层次解耦，在业务之间解耦，同时在需求确认、编码开发、构建、测试、发布都要有一个规范、敏捷的流程设计，以便适应未来的快速需求交互。行业内普遍的思路是通过将账户业、资金业务、交易业务、清算业务分拆，由账户中心、存管平台、清算中心、交易系统分别承担相应的功能，系统间通过标准接口交互，降低每一个系统的复杂度，在系统改造时只改造对应的业务；在交易、资金类功能实现上进一步完善接入服务、业务逻辑、原子服务；在账户类功能实现上通过流程引擎支持流程快速变更。（4）实现快速运维。证券交易系统对系统的稳定性要求严格，从出现问题到分析和解决问题，再到恢复系统运行需要在极短时间内完成。新一代交易系统是由解耦后的账户中心、存管平台、清算中心、交易系统组成，每个系统由许多的机器和服务构成，如何进行每天的开关机操作，出现异常、故障后如何快速发现、快速定位、快速解决？证券公司主要是通过自动化运维系统来实现每天的开关机操作和准备中心的快速切换；通过建设统一监控平台来获取各类告警信息，统一监控平台对告警信息进行分级、分类，主监控界面展示最关键的告警信息和去重后的分类信息，通过分析和查询功能来了解各具体信息并了解信息见关联关系，最终实现异常、故障的快速发现、快速定位、快速解决。随着运维信息的不断积累和AI技术的不断应用，证券公司在不断探索智能运维。5  新一代交易系统中的极速交易系统证券市场高速发展的同时，投资者结构也悄然发生了深刻变化，以量化私募（公募）基金为代表的专业投资者越来越多，他们对交易系统有很高的要求，主要体现在使用程序化交易，对交易延时极为敏感，可能在短时间内发出大量订单，对系统性能要求更高，但对系统的容灾容忍度高，不需要系

统支持全业务，适当性管理在客户开通服务的准入时由人工控制，不需要系统控制。为争夺这些专业投资者，部分证券公司在建设部署集中交易系统之外，建设部署了若干套极速交易系统。相比于集中交易系统，极速交易系统的目标受众不同，覆盖的业务支持程度不一样。极速交易系统建设部署的关键点主要包括如下四点：（1）微秒级的交易订单处理延时：普通的集中交易系统还停留在毫秒级，极速交易系统需求到百微秒级以下，甚至有一些极速交易系统通过低延时软硬件配合达到个位数微秒级。（2）瞬时大容量支持：不同于普通投资者手工下单方式，极速交易基本使用程序化的方式，一天可能产生大量的交易，需求设计上支持瞬间大容量并发委托等。（3）报盘线路优化设计：极速交易需求订单以最短时间发送至交易所撮合生效，普通的专线接入已经难以体现出优势，可以采用交易所机房托管或近距离机房托管，从物理链路上优化最短路径。从物理主机，网络设备到系统软件全链路优化，应用软件进行全方位的提升。（4）做好定位，找准切入点：极速交易系统对技术人员要求高，投入大，产出波动大，证券公司要根据公司的总体战略规划，结合自身的技术实力，做好定位，找准切入点。6  新一代交易系统后续发展思考交易系统的发展始终围绕着价值驱动，为市场提供一个更加高效、灵活的运行环境，为投资者创造出新的市场机会，满足市场需求。科技在发展，市场在变化，证券公司新一代交易系统在队内收敛、对外延伸方面将进一步发展。（1）为投资者提供财富管理服务。在客户分析方面：建立统一的数据中心，利用大数据技术，全技术论坛移动信息面了解客户。在产品提供方面：通过与银行、基金公司等金融机构合作，通过公司的资产管理、固定收益部门发行产品，增加产品供给；在全球对接方面：探索、推进和国际上其他证券公司的合作，与全球市场联动。通过多种举措，为投资者提供财富管理服务。（2）国内自主可控。证券公司的交易系统是证券公司开展业务的核心，经过30年的发展，交易系统由最初基本依赖国外技术、产品发展到国内技术和产品占比不断提高，开始逐步去“IOE”，后续将进一步推进国产化，实现国内自主可控，防范贸易摩擦带来的经营风险。（3）新技术的不断应用。云计算、大数据、人工智能、区块链等新技术发展迅速。云计算在证券公司交易系统中应用越来越多，私有云、混合云、行业云将不断发展；大数据和人工智能将助力证券公司的风控、运维监控、客户分析上；区块链在证券公司应用相对较少，主要的场景集中在信用业务方面。（4）标准化。证券公司的系统越来越复杂，开发、建设、运维的难度不断加大，为确保系统可控，要不断提高标准化的覆盖面和程度。系统间通过标准化的接口进行交互，系统的日志、运行状态采用标准的格式记录、通信，系统的升级变更采用标准的流程。交易系统开发的生命周期要采用DEVOPS，设计时就考虑系统对上线运维的需求和影响，对系统带来的管理机制的变化和影响考虑等。参考文献［1］李墨.证券交易系统设计及其客户端交互子系统的实现[D].成都：电子科技大学，2014.［2］陈世强，张文.基于中间件的集中交易系统的设计与实现[J].计算机时代，2005（10）：15-17.［3］张学军，许彦冰.灾难恢复规划在证券业中的应用[J].上海理工大学学报（社会科学版），2006（3）：81-86.2020年第11期127