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设计股票交易所

需求

  • 买入卖出 订单的订单匹配系统。订单类型:
    • 市场订单
    • 限价订单
    • 止损订单
    • 完全成交或取消订单
    • 订单有效期
  • 为数百万用户提供高可用性和低延迟
    • 异步设计 - 广泛使用消息队列(顺便提一下,副作用:工程师在一个服务上发布到队列,不知道下游服务具体在哪里,因此无法做坏事。)

架构

反向代理

反向代理

API 网关

API 网关

订单匹配

订单匹配

用户存储

用户存储

结算

结算

订单

订单

股票元数据

股票元数据

认证

认证

缓存

缓存

余额与记账

余额与记账

外部定价

外部定价

清算


清算<br>所

银行,ACH,Visa 等

银行,ACH,Visa 等

支付

支付

审计与报告

审计与报告

组件及其相互作用

订单匹配系统

  • 按股票代码分片
  • 订单的基本数据模型(其他元数据省略):Order(id, stock, side, time, qty, price)
  • 订单簿的核心抽象是匹配算法。有许多匹配算法(参考 stackoverflow参考 medium
  • 示例 1:价格-时间 FIFO - 一种将二维向量投射或展平为一维向量的方式
    • x 轴是价格
    • y 轴是订单。价格/时间优先队列,FIFO。
      • 买方:按价格升序,按时间降序。
      • 卖方:按价格升序,按时间升序。
    • 换句话说
      • 买方:价格越高,订单越早,越接近匹配中心。
      • 卖方:价格越低,订单越早,越接近匹配中心。

x 轴

价格线

y 轴投射到 x 轴上

Id   Side    Time   Qty   Price   Qty    Time   Side
---+------+-------+-----+-------+-----+-------+------
#3 20.30 200 09:05 卖出
#1 20.30 100 09:01 卖出
#2 20.25 100 09:03 卖出
#5 买入 09:08 200 20.20
#4 买入 09:06 100 20.15
#6 买入 09:09 200 20.15

来自 Coinbase Pro 的订单簿

单一股票交易所模拟器

  • 示例 2:按比例分配

纯按比例分配

如何实现价格-时间 FIFO 匹配算法?

  • 按股票分片,CP 优于 AP:一股一个分区
  • 有状态的内存树图
    • 定期迭代树图以匹配订单
  • 使用 Cassandra 进行数据持久化
  • 订单匹配服务的进出请求通过消息队列进行
  • 故障转移
    • 内存树图快照到数据库
    • 在错误情况下,从快照恢复并与缓存去重

如何实时将订单簿数据传输到客户端?

  • websocket

如何支持不同类型的订单?

  • 在树图中使用相同的 卖出或买入:数量 @ 价格,但具有不同的创建设置和匹配条件
    • 市场订单:以最后市场价格下单。
    • 限价订单:以特定价格下单。
    • 止损订单:以特定价格下单,并在特定条件下匹配。
    • 完全成交或取消订单:以特定价格下单,但仅匹配一次。
    • 订单有效期:以特定价格下单,但仅在给定时间范围内匹配。

订单服务

  • 保留所有活动订单和订单历史。
  • 接收到新订单时写入订单匹配。
  • 接收匹配的订单并与外部清算所结算(异步外部网关调用 + 定时任务同步数据库)

参考文献

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