模拟期货交易系统撮合技术研究文档格式.docx
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撮合系统的性能直接影响着整个交易系统的好坏，所以撮合系统是否具备高性能是用户关注的一个重点。
第二节研究的目的以及应用意义
一个交易系统主要是由券商信息系统、交易撮合系统、结算系统和行情信息发布系统4大部分组成，撮合系统是交易系统当中的核心部分。
因此本文旨在寻求一个稳定、高性能、高可靠性的撮合系统架构，使之能够满足用户的需求。
本次撮合系统的设计与研究也是本人5个多月来实习成果的一个总结，希望通过对本论文的撰写可以加深自己对相关领域的认识和认知，对将来的工作有所帮助。
第二章期货交易业务和交易系统概述
第一节期货交易所业务发展趋势
从经济方面来说，全球资本市场的发展，各项经济活动的避险需求在急剧增长，各种投资避险活动日益活跃，国际经济的发展决定了期货越来越从农产品向金融以及金属衍生品发展。
以农产品等初级产品为交易对象的期货数量和品种都越来越少。
如法国巴黎商品交易所，金融期货合约占总交易量的99%，农产品期货（白糖，土豆，咖啡）三个品种只占1%；
香港的商品交易所，恒生指数占交易总量的90%以上；
美国期货成交总数中，金融期货合约占成交总数的60%以上。
从上个世界70年代起，金融期货异军突起，发展非常迅速，主要品种有外币汇率、黄金、抵押存款证、国库券、商业单据、股票指数、货币利率、借贷利率等几十种。
我国也在2010年4月16日上市了股指期货。
这表明在商品经济高度发达的社会中商品交易所越来越成为一种金融机构，成为金融市场的一部分，与银行、证券交易所一起，构成了社会的金融体系。
从技术上说，计算机技术，特别是和通讯结合的网络技术的发展，极大地改变了当今世界生产和生活的方式。
网络技术的发展降低了交易成本和对有形市场的依赖，引发了金融信息传送、交易手段和组织模式的改革。
在亚洲、欧洲主要的交易所都已经逐步使用电子化交易系统。
以欧洲为例，从20世纪90年代开始，主要形成了三大系统为主，其他一些小系统为辅的局面，三大系统分别是欧洲期货交易所EUREX的EUREX系统；
泛欧期货交易所（Euronext）和LIFFECONNECT系统；
瑞典OM技术公司的SAXESS交易平台。
而在北美洲，由于传统和会员的抵制，电子化成果主要集中在投资者指令与交易所之间的传递（OrderingRouting）以及市场信息发布方面，而撮合仍然使用公开喊价的方式来完成。
即便如此，大部分的交易所仍然宣称自己的系统为电子化交易系统。
从地域上来说，期货交易越来越国际化。
交易是公开的，任何人只要与经纪商联系，得到了认可，就可以从事交易。
也就是说不一定做棉花生意的人才能买卖棉花，也不一定说只有从事谷物买卖的人才能买卖小麦、玉米等。
交易所虽然设在美国、伦敦、香港等，却不一定是当地人才能从事交易，世界各国各地任何地方的人都可以从事期货交易。
从品种上来说，不断有老的品种被淘汰，新的品种出现。
比如期货品种总实物转向不见物—期权，这种新老替换的现象也并不是偶然，可以说是经济发展的一种必然，也是经济水平越来越高的一种体现。
从国家地区的角度来说，亚洲、拉美和非洲衍生品市场的发展打破了欧美在世界衍生品市场的垄断地位，使得衍生品的地区竞争格局慢慢从传统的北美和欧洲市场演变为全球各地区。
据统计，2007年全球前10大交易所中，新兴市场交易所就占据了4席。
07年亚洲衍生品市场的成交量只比06年增长了19.22%，市场份额却达到了28%，超过了欧洲市场成为仅次于北美的全球第二大衍生品交易地区。
韩国的KOSPI200指数期权合约凭借26.42亿张的成交量和9.45%的年增长幅度再度成为全球最活跃衍生品。
中国大陆期货品种已达24个，07年成交期货合约72.8亿手，成交金额达到40.974万亿元，分别比06年增长62%和95%，成交额也首次超过GDP总额。
香港交易所衍生品成交量07年达8798.6万张，是06年的两倍，增幅达到105.07%。
所以，当前各交易所正在致力于研究如何通过多种技术能力，包括软件架构技术、网络通信技术、数据库技术和安全技术的集成来满足交易所的安全性、高可靠性和高处理能力等业务处理能力。
第二节交易系统的目标
根据对交易所业务发展趋势的描述，建立一个交易系统需完成如下的目标：
一、多市场、多指令类型的支持
系统在体系架构上支持分类清晰的交易、清算规则，实现对多种交易模式的支持。
系统在引入多种市场规则后，支持包括现价指令在内的止损和市价指令。
二、交易时段的灵活性
在多市场、多品种的交易体系下，让不同的市场、不同的合约遵循不同的交易时段，在交易状态的控制和管理上形成市场、交易品种的分层结构。
可以单独地控制指定的交易状态，来应付一些局部的风险情况。
三、提供良好的接入机制
交易所需要和以下几类访问者进行信息交互：
各种类型的券商，银行、电信信息服务商以及其他交易所。
在新系统中将提供良好的接入平台，让不同的访问者可以按照要求的性能、可靠性和安全标准与交易所系统交换信息。
四、业务易于扩展
首先对已知的各种交易、清算和交收规则的分析和抽象，对已经了解的业务可通过参数配置的手段进行扩充。
在此基础上，通过科学的业务架构和技术架构来支持未来合理的成本投入来扩充未知业务。
五、高可靠性和高性能
高可靠性保证了交易系统的工作是连续无中断的，任何一条交易指令以及其响应都是按照顺序到达的，不丢失的；
同时交易系统也需要具备容错功能，能够保证在系统出现了单点故障的情况下，仍继续运行。
高性能是指在大规模的交易指令流的压力下，系统可以正常的工作。
第三章期货交易平台介绍
第一节国外现状
对于交易系统来说，业界公认的交易平台有4个：
德国的EUREX/XETRA，瑞典的OM平台，法国的EuronextNSG平台和伦敦的LifeConnect。
一、EUREX/XETRA
德国的EUREX/XETRA系统功能全面而庞大。
EUREX系统为了保证系统的可靠性，在设计系统的体系结构中要求硬件（包括主机、通讯服务器和会员服务器）冗余、通讯线路冗余，因此整个系统的可靠性比其他系统高。
EUREX是一个4层的C/S体系，从上到下一次是：
交易主机、通讯服务器、会员服务器和会员交易和管理终端。
其中交易主机选用DigitalAlphaServer/OpenVMS，主机之间通过磁盘阵列保证主机系统的可靠性。
交易所在欧美亚设置访问点，每个访问点至少有两根256kbps数据专线和交易所连接。
在交易所和访问点之间安装通讯服务器CS，交易主机和CS之间使用DECNet网络协议通讯。
二、OM
OM提供了功能基本一致的两个交易系统：
ClickExchangeSystem和SAXESS。
SAXESS是替换ClickExchange系统的一个最新的系统。
SAXESS是一个功能适用，具有高可靠性和高性能的系统。
交易系统包括端子子系统（Frontend）、中心数据发送子系统（CDS,CentralDisseminationService）和后端子系统（Backend）。
Frontend负责转发会员的服务请求给Backend。
CDS负责向会员发送市场数据和会员成交数据，并且为了系统后端子系统的可靠性，采用两套相同系统和程序，一套作为主控制器，一套作为从控制器，以便主控制器发生故障后，会员服务器和Frontend配合，在10秒内自动转到从控制器交易。
同时为了保证系统运行的速度，所有数据都放在内存中，会员的每笔报单请求在撮合前和撮合后都写入交易日志文件，并保存在磁盘阵列的不同位置。
这样既保证了交易撮合的速度，也避免了内存数据随着系统故障会丢失的这一情况。
三、Euronext
EuronextNSC系统的会员端结构和SAXESS基本类似，但交易主机使用Compaq/Tandem的容错计算机。
交易系统架构采用了4层开放式架构，从底层的开放API到交易核心，都采用了开放式架构。
特别是交易前端，根据会员的使用情况，提供了多种方案。
NSC是交易系统的核心，它具有如下特性：
1.数据的完整性：
确保没有任何订单丢失和重复订单，容错，所有的失误通过Non-Stop内部的失误管理工具（TransactionManagementFacility）保证。
通过影子进程（ShadowProcesses）保护上下文相关的订单处理进程（OIM）的可靠性；
2.可用性：
NSC将Non-Stop的高可用性（99.99%）充分利用起来，远程复制工具（RemoteDuplicationFacility）将全部交易实时复制到远程数据库；
3.性能和扩展性：
通过将订单处理进程、消息管理进程及相关的数据库更新进程分离来实现并发处理，性能测试：
>
13800Order/Second（所有合约），96%的时间内订单响应时间小于1秒。
四、LifeConnect
LifeConnect系统是一个具有高速执行和灵活性的电子交易系统，它是由伦敦国际金融期货期权交易所（LIFFE）设计和开发的，用来处理其大批量复杂的交易数据。
此系统具有多种交易匹配算法，50多种不同的交易规则。
此系统具有8大特性：
使用大容量的复杂品种交易；
支持多种交易规则；
支持多种价格算法；
发布实时市场行情信息；
开放的架构和前后端一体化的API接口；
使用了自动行情系统，可以用工业上的标准模式为选择的合约产生最新指导价；
订单流可人工动态干预；
无需再设计，考虑到未来市场发展的可平滑升级的系统。
第二节国内现状
我国期货市场从一开始就推行电子化交易，十几年来，四大交易所的交易系统已经更换过好几次。
由于竞争和业务发展的需要，我国期货市场充分利用后发优势，在1995年左右开始建设远程交易网络，大力发展远程交易。
初始的模式为在异地城市设置远程交易大厅，通过租用卫星和地面专线接入到交易主机完成撮合。
之后又将接入点设置在会员场所，会员在其办公室内就能够使用计算机实现保单功能，接收成交回报和交易行情。
目前各期货交易所的远程交易发展迅速，经济会员基本都开通了远程交易，以上海期交所为例，远程交易的成交量在2004年达到了90%以上。
远程交易和其接入网络已经成为交易所的生命线。
由于这样的发展趋势，交易系统在设计时，就要充分考虑可能面临的客户和通讯压力，可靠性和性能要求是最关键的两项。
第四章撮合系统需求分析
第一节撮合系统业务流程分析
首先我先介绍一下整个电子化交易系统4大系统之间的的业务流程，如图4-1所示：
图4-1撮合系统业务流程图
因为本论文主要研究期货交易系统中的撮合系统这一部分，下面就撮合系统的流程进行详细分析，如图4-2所示：
图4-2撮合系统流程图
第二节撮合系统功能需求分析
本系统模拟的是一个撮合的过程，根据实际的需求，整个撮合系统中需要能够实现下单、撤单和查询三大基本功能，同时附加了一个登录的功能。
一、登录页面实现的功能：
用户根据自己的投资者账号和密码，在正确输入的前提下用户才可以进入系统，进行以后的操作。
二、下单功能：
用户可以对不同市场不同的但品种合约进行买开仓、卖开仓、买平仓、卖平仓的操作，其中如果进行的是平仓的操作系统会自动检测是否有仓位可以平。
同时还可以进行改价重新下单或根据某个价格进行快速下单。
三、撤单功能：
客户对于自己已经委托但是还未成交的挂单可以进行撤单操作。
四、查询功能：
无论是否成交，只要用户进行委托就可以得到一个唯一的交易流水号，用户可以根据这个交易流水号来查询自己的下单情况，也可以根据合约号查看该合约的所有单子的情况。
系统的功能结构如图所示：
图4-3撮合系统功能结构图
第五章撮合系统的架构设计
第一节撮合系统设计目标
结合本人的实际能力和工作经验，本论文中设计的撮合系统主要考虑一下几个目标：
（1）多市场多品种的合约能够进行撮合，包括中国金融期货交易所、上海期货交易所、大连商品交易所和郑州商品交易所四大交易所的24个品种的期货合约。
（2）能够根据时间优先、价格优先的撮合原则进行撮合。
买方向的，出价高的先成交；
卖方向，出价低的先成交；
如果买卖方向相同，出价也相同，则比较出价时间，出价早的先成交。
（3）系统具有一定的容错能力和较快的执行效率。
（4）客户能够进行基本的下单、撤单、查询等操作。
第二节撮合系统设计需达到的性能
一、高可靠性
系统必须具备很高的可靠性：
交易过程要求系统连续无故障，如果在交易中出现单点故障，都应自动排除故障，不会影响交易的运行；
系统遭遇故障不得不异常停止运行后能够恢复到最后的状态；
系统应具有在现实的备份和恢复能力，并有应急处理、恢复故障能力；
在条件具备的情况下，建立在异地的灾备系统，防止不可预见的故障。
二、高性能
期货交易系统对报价的实时性要求很高，客观上要求系统具有在大规模并发的会员报价下快速处理能力。
要做到在交易达到峰值时系统的响应速度仍应当在一个合理的、会员能够接受范围之内。
期货交易系统在处理效率、并发调度等方面有其独特的要求。
三、数据吞吐量大
由于交易系统中同时段可能有成交上万个用户同时在使用，则可能会造成瞬时的成交十分密集，数据吞吐量的大小也直接影响着系统的性能，所以设计的系统应考虑交易极端情况，结合本系统是采用数据库撮合的方式，故应该选用Oracle、Sybase、SQL这样较大的数据库来存储数据。
四、发展的平滑性
系统的设计要符合交易所的中长期规划，同时要结合现有的设备情况，实现平稳过度，保护原有资源。
第三节撮合系统中的信息编码设计
信息编码是为了方便信息的存储、检索和使用，也是为了规范，在进行信息处理时赋予信息元素以代码的过程。
即用不同的代码与各种信息中的基本单位组成部分一一建立对应的关系。
信息编码必须标准化、系统化，设计合理的编码系统也是一个系统好坏的重要的因素，合理标准的信息编码有利于消除信息描述的不一致性，实现资源共享和信息继承，是事物的名称和编码含义统一化、规范化，从而保证对信息描述的唯一性、可靠性和可比性。
编码是指通过一些便于计算机或人来识别和处理的符号来表示各类信息。
编码的方式有很多，通常比较常用的是层次码和顺序码。
本系统的编码对象对采用顺序码。
字段名统一都有大写字母开头，表名以小写字母开头。
但也并非所有字段都需要进行编码，下面就本系统进行编码设计的两个字段给出详细说明，如图5-1和图5-2所示：
图5-1BAMapID代码
图5-2IssueCode代码
第四节撮合系统中数据库设计
本系统采用SQLSERVER2000数据库，数据库名为future。
根据撮合过程业务逻辑需求需要如下数据表：
用户保存投资者信息表，市场信息表，合约信息表，交易详情表和该合约的价格信息表。
下面针对每张表的作用进行说明：
（1）投资者信息表：
该表用于保存投资者的交易账号和密码，帐号可以是个人在期货经纪公司开的个人账号，也可以是券商的席位号，账号的编码进行了权限的设计，但撮合系统实际并没有设计到权限这一块，整个的交易系统中应该要进行投资账号权限的区分；
（2）市场信息表：
该表结构相对比较简单，结合实际现在我国大陆地区有4大交易所，该表保存的就是交易所的名称和一个唯一的编号来表示这个市场；
（3）合约信息表：
该表中保存了合约的合约号，合约名称以及所属的市场；
（4）交易详情表：
该表中保存的是一支合约的交易信息，包括合约代码，合约名称，所属的市场，下单的价格，数量，下单时间，是否成交，买卖方向，开平方向，保证金和一个交易号，该交易号唯一；
（5）价格信息表：
该表中保存了一支合约的最新价、开盘价、最高价、最低价、涨停价、跌停价和结算价，该表的信息根据成交情况随时更新。
根据需求分析，建立如下5个表的，表结构如下：
1）表名：
投资者信息表user_information
表5-1user_information
字段名称
类型
宽度
说明
1
BAMapID
Char
10
投资者账号
2
Password
密码
2）表名：
市场信息表market_information
表5-2market_information
MarketCode
char
市场编码
MarketName
20
市场名称
3）表名：
合约信息表future_information
表5-3future_information
IssueCode
6
合约代码
IssueName
合约名称
3
该合约所属的市场
4）表名：
交易详情表trading_information
表5-4trading_information
所属的市场代码
4
Price
下单的报价，成交后会更改为成交价
5
Numbers
下单数量
TradingTime
Datetime
8
下单时间
7
Turnover
是否成交，用Y或N表示
Direction
买卖方向，用买或卖表示
9
Consignment
开平方向，用开仓或平仓表示
Margins
保证金
11
CorpCode
Int
交易号
5）表名：
价格信息表price_information
表5-5price_information
LastPrice
最新价
OpenPrice
开盘价
HighestPrice
最高价
LowestPrice
最低价
UpPrice
涨停价
DownPrice
跌停价
ClearingPrice
昨日结算价
第五节撮合系统页面详细设计
（一）主界面
如图5-3和图5-4所示，未登录前，下单撤单等功能都不可使用（图5-3），成功登录后方可使用（图5-4）。
图5-3登录前的主界面
图5-4成功登录后的主界面
（二）登录界面
用户必须填写正确的账号密码，错误或未填都不能登录成功，如图5-5所示：
图5-5登录界面
（三）下单系统
在下单系统中，用户可以进行买开仓、卖开仓、买平仓、卖平仓等操作，但是所有项目必须都要正确填写，否则无法下单，比如下单价格过大或过小系统会提示大于涨停价或小于跌停价，会提示用户重新出价，如图5-6所示：
图5-6下单系统
（四）撤单系统
撤单要根据下单时产生的唯一交易号（CorpCode）对未成交的报单要进行撤单，如果改报单已经成交则无法进行撤单操作。
输入交易号查询改单的时候，系统会从数据库中导出该报单的详细情况并判断是否成交如果未成交则会提醒可撤单，如图5-7所示，如果已经成交，则系统会提示本次委托已经成交，撤单操作的按钮会失效，即无法撤单，如图5-8所示：
图5-7可撤单界面
图5-8不可撤单界面
（五）改价重下功能
对于未成交的挂单，用户可以进行改价重下，用户只需右击选中的行，点击“改价重下按键就可以轻松进行改价重
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