交易所撮合引擎架构设计

Posted 2021-04-10 藏锋咨询

数字钱包：业务流程一般是充值->提现->归集，不同的主链，实现方式不一样（上链规则与接口）。

撮合服务

1. 使用消息中间件，基于消息的，对生产（maker卖单）和（taker买单）的高效处理。撮合最重要的一个其实是定序，而且基本都是内存做撮合（内存速度快，单线程处理类似于redis的方案）。定序的话，也要根据一些业务因素（比如挂单的时间，价格匹配的程度 等等）来排序。每个taker和maker是需要有加权的，相同的价格，不同时间，成交数量这个都需要根据实际情况进行调整（意思是尽量均衡的 公平的 进行交易。不要出现某一个taker 吃掉太多 筹码。类似于做缓存的时候使用一致性hash算法，尽量平均分布到我们的缓存节点里。）

否则会出现很奇怪的插针（所谓股市里面的上影线或者下影线），要避免这个问题。每家交易所都不一样，都是根据历史数据去调整。这会涉及到很多参数，就跟调整风控策略一样，要分析很多字段。

业务分析：已有溢价的这种情况，比如我挂单3毛，别人愿意出5毛买，这种很容易出针，要处理，盘口过大的或者基差过大的可能性。这种情况，是做策略不让5毛的 成交？还是继续等等，直到单位时间内，没有出现合理价格的买单，那么就还是让他们成交？主要还是看交易所自己的业务需求，比较好的做法是延时，比如btc/usdt这种交易量很大的交易对，出现这种情况，一般让5毛的这个taker在排序中往后，让之前已经有过的taker往前移，哪怕金额是比这个小。

推荐框架：Disruptor 这个框架，用于对消息顺序性有高要求，同时保证高性能的系统比较适用。

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1、基本概念与术语

在开始打造交易撮合引擎之前，让我们首先熟悉相关的基本概念与术语。

撮合/交易引擎

正如前面所述，交易撮合引擎是用来撮合交易的软件，可以先把交易撮合引擎看作一个黑盒子，它有一些输入和输出。

例如，可能的输入包括：

• 创建新的委托单（NewOrder）：一个新的委托单可以作为交易撮合引擎的输入，引擎会尝试将其与已有的 委托单进行撮合。

• 取消已有的委托单（CancelOrder）：用户也可以取消一个之前输入的委托单，如果它还没有执行的话，即开口订单。

当然你可以定义其他的输入，出于简化考虑，我们现在只定义上述两个输入。

交易撮合引擎的输出是一些事件，以便及时通知其他应用处理。例如，当引擎撮合了一笔交易后，就会触发一个TradesGenerated事件；而当取消了一个已有的委托单后，引擎就会触发rderCancelled。同样，你可以根据自己的需求来定义引擎的输出，这里我们还是简单点，只定义这两个输出事件。

交易委托账本

交易委托账本（Order Book）就是一个买方委托单或买方委托单的列表，通常按照价格和时间排序。

当一个新的买方（买方）委托单进入引擎后，引擎就会将尝试其与现有的卖方（买方）委托账本 进行匹配，看是否存在执行交易的可能。如果找到了匹配的对手单，引擎就可以执行这两个委托单了，也就是撮合成功了。

委托单

在任何交易引擎中，都可能有多种类型的委托单供用户选择。其中常见的类型包括：

• 限价委托单

限价委托单是在当前的加密货币交易环境中最常用的委托类型。这种委托单允许用户指定一个价格，只有当撮合引擎找到同样价格甚至更好价格的对手单时才执行交易。

对于一个买方委托单而言，这意味着如果你的委托价格是￥100，那么该委托单将会在任何不高于￥100的价格成交 —— 买到指定的价格或者更便宜的价格；而对于一个卖方委托单而言，同样的委托价格意味着该委托单将在任何不低于￥100的价格成交—— 卖出指定的价格或者更高的价格。

• 市价委托单

市价委托单的撮合会完全忽略价格因素，而致力于有限完成指定数量的成交。市价委托单在交易委托账本中有较高的优先级，在流动性充足的市场中市价单可以保证成交。

例如，当用户委托购买2个以太币时，该委托单可以在￥900、￥1000、￥2000或任何其他价位成交，这依赖于市场中当前的敞口委托单的情况。

• 止损委托单

止损委托单尽在市场价格到达指定价位时才被激活，因此它的执行方式与市价委托单相反。一旦止损委托单激活，它们可以自动转化为市价委托单或限价委托单。

如果你希望打造一个高级的交易所，那么还有其他一些需要了解的概念，例如流动性、多/空交易、FIX/FAST协议等等，但是同样出于简化考虑，我们将这些内容留给你自己去发现。

2、系统架构

现在，对于交易撮合引擎的构成我们已经有了一些了解，那么让我们看一下整个系统的架构，以及我们将要使用的技术：

正如你上面看到的，我们的系统将包含引擎的多个客户端，这些客户端可以是交易所系统中的其他组件，例如接收终端用户委托请求的App等等。

在客户端和引擎之间的通信是使用Apache Kafka作为消息总线来实现的，每个交易对都对应Kafka的一个主题，这样我们可以确保当消息队列接收到用户委托单时，引擎将以同样的先后顺序处理委托单。这保证了即使引擎崩溃重启我们也可以重建交易委托账本。

引擎将监听Kafka主题，执行委托账本命令并将引擎的输出事件发布到消息队列中。当然如果能够监测委托单的处理速度以及交易的执行情况会更酷。我们可以使用Prometheus来采集性能指标，使用grafana来实现一个监视仪表盘。

交易撮合引擎（Matching/Trading Engine），顾名思义是用来撮合交易的软件，广泛地应用在金融、证券、加密货币交易等领域。交易引擎负责管理加密资产市场中所有的开口订单（Open Orders），并在发现匹配的订单对（Trading Pair）时自动执行交易。本文将首先介绍有关加密资产交易撮合引擎的基本概念，例如委托单、交易委托账本等，然后使用Golang实现一个原理性的撮合引擎。