高频交易系统

本书是高频交易领域的实用指南，由塞巴斯蒂安?多纳迪奥等三位资深从业者执笔，张立荣等专业人士翻译，确保内容专业且贴合国内读者需求。书中聚焦 Java、C++、Python 编程技能应用，从构建超低延迟系统、解析交易系统关键组成，到优化硬件与操作系统、覆盖加密货币交易，干货满满。无论是想深入高频交易技术层面的软件工程师、量化开发工程师，还是需负责系统稳定的 DevOps 工程师，都能从中获取实用知识，助力轻松应对交易市场技术挑战。

交易市场世界复杂多变，但技术可以使其变得更容易驾驭。 但你要从哪里开始呢？你使用哪种编程语言？你如何解决量化交易中的延迟问题？这本书将回答所有这些问题。它将帮助你探索算法交易的世界，并向你展示如何从复杂的技术组件出发，依托准确的数据，来构建高频交易（HFT）系统。
本书从高频交易、交易所和交易系统的关键组件的介绍开始，迅速转入硬件和操作系统为低延迟交易优化的具体细节，如绕过内核、内存分配和上下文切换的危险。监控系统的性能至关重要，因此你还需要关注日志和统计信息。一本交易的书籍如果不探讨加密货币就是不完整的， 所以这本书也在这方面给出了指导，教你如何自信地进行高频加密货币交易。
阅读完这本书后，你将准备好使用高频交易系统来应对市场。

塞巴斯蒂安.多纳迪奥（Sebastien Donadio）是 Tradair 公司的技术官，负责技术指导。他具有丰富的专业技术从业经验，曾担任 HC Technologies 公司的软件工程负责人、高频 FX 公司的合伙人和技术总监、Sun Trading 公司的定量交易策略软件开发商。他还拥有 Bull SAS 公司的研究经验，并且曾在法国兴业银行（Société Générale）担任 IT 信用风险经理。在过去的十年中，他曾在美国芝加哥大学、纽约大学和哥伦比亚大学教授过各种计算机科学课程。他的主要爱好是技术，除此之外，他还是一名潜水教练和经验丰富的攀岩运动员。

目　录
作者简介
译者序一
译者序二
前　言
第1部分　交易策略、交易系统和交易所
第1章　高频交易系统基础??/?2
高频交易的历史??/?3
为什么会有高频交易??/?7
是什么让高频交易与常规交易如此不同??/?7
谁在进行高频交易??/?10
我需要满足什么要求才能开始高频交易??/?11
总结??/?21
第2章　交易系统的关键组件??/?22
了解交易系统??/?22
让交易系统与交易所进行交易??/?27
订单簿管理??/?30
决定交易时机的策略??/?35
总结??/?39
第3章　了解交易所的动态变化??/?40
为处理大量订单而创建的交易所架构??/?40
一般订单簿和撮合引擎??/?45
总结??/?51
第2部分　如何构建高频交易系统
第4章　高频交易系统基础：从硬件到操作系统??/?54
了解高频交易计算机??/?55
使用操作系统进行高频交易??/?64
编译器的作用??/?72
总结??/?75
第5章　动态网络??/?76
了解高频交易系统中的网络??/?76
高频交易系统之间的网络通信??/?79
重要的协议概念??/?88
使用以太网进行高频交易通信??/?89
为高频交易交易所设计金融协议??/?93
内部网络和外部网络??/?101
了解数据包生命周期??/?102
监控网络??/?106
重视时间分配??/?109
总结??/?111
第6章　高频交易优化：架构和操作系统??/?112
性能思考模型??/?112
理解上下文切换???/?113
构造无锁数据结构???/?119
预取和预分配内存??/?130
总结??/?139
第7章　高频交易优化：日志、性能和网络??/?140
对比内核空间和用户空间???/?141
使用内核旁路??/?144
学习内存映射文件??/?146
采用光纤电缆、空心光纤和微波技术???/?150
深入了解日志记录和统计计算??/?154
性能测量??/?157
总结??/?167
第3部分　实现高频交易系统
第8章　C++：追求微秒级延迟??/?170
C++内存模型???/?171
消除运行时的决策???/?183
动态内存分配???/?191
用于减少运行时延迟的模板???/?196
静态分析??/?203
用例：构建一个外汇高频交易系统??/?210
总结??/?211
第9章　用于实现低延迟系统的Java和Java虚拟机??/?212
Java基础知识介绍??/?213
减少垃圾回收器的影响???/?215
Java虚拟机预热优化???/?222
Java软件的性能测量??/?228
Java线程与线程池???/?231
高性能的任务队列???/?236
日志记录和数据库访问??/?239
总结??/?242
第10章　Python：可实现高性能的解释型语言??/?243
介绍Python??/?243
用于高频交易的Python和C++??/?249
提高Python代码在高频交易中的运行速度??/?257
总结??/?259
第11章　高频FPGA与加密货币??/?260
使用FPGA减少延迟???/?261
探索加密货币的高频交易??/?270
总结??/?295

前　言
交易市场的世界是复杂的，但是我们可以通过技术使其变得更容易。现在假设你知道如何编写代码，但是你该从哪里开始呢？你使用什么编程语言？如何解决延迟问题？《高频交易系统：开发与实战》这本书将回答这些问题。
这本实用指南将帮助你驾驭快节奏的算法交易世界，并向你展示如何以准确数据所支持的复杂技术组件来构建高频交易系统。
本书首先介绍了高频交易（High Frequency Trading，HFT）、交易所和交易系统的关键组件，然后很快转到针对低延迟交易的硬件和操作系统（Operating System，OS）优化细节，例如内核旁路、内存管理以及上下文切换的危险。另外，监控系统的性能也至关重要，因此你还需要快速了解日志记录和统计计算。
在了解了C++和Java这样传统的高频交易编程语言之后，你将学习如何使用Python来达到高性能层级。同时，如果不深入探讨加密货币，一本关于交易的书又怎能算是完整的呢？因此在本书结束之前，你将准备好使用高频交易系统来面对加密货币市场。
本书写给谁
对于那些希望了解高频交易系统技术以及实现超低延迟系统所需优化的人，包括软件工程师、量化开发工程师、量化研究员以及开发运维工程师，本书是写给他们的。有C++和Java的经验会帮助你更容易地掌握本书所涵盖的主题。
本书讲了什么
第1章概述了高频交易的历史。你将了解市场参与者、基本的高频交易要求、高频交易产生的原因以及高频交易与常规交易存在不同的原因。我们还将详细介绍高频交易的具体策略。
第2章深入介绍了交易系统的工作原理。你将了解市场数据如何进入系统，以及处理数据和向交易所发送订单所需要的不同功能。
第3章介绍了交易所如何成为市场微观结构的一部分。我们将首先介绍交易所的架构，然后讨论撮合引擎的工作原理，以及订单是如何撮合并且向所有市场参与者发布的。
第4章阐明了硬件和操作系统是如何协同工作的。你将对软件与操作系统及硬件之间的交互功能有清晰的了解。本章将从处理器讲起，逐步介绍主存、操作系统和编译器等内容。
第5章阐述了网络如何帮助高频交易。你将清楚地了解网络堆栈的功能，以及它在交易系统和交易所之间通信时的用途。
第6章阐述了如何从常规交易系统创建高频交易系统。本章将介绍许多现代技术，目标是实现特定于高频交易应用的最优低延迟性能。我们将讨论性能思考模型、理解上下文切换、构造无锁数据结构、预取和预分配内存等内容。
第7章涵盖了交易系统中的一个重要部分：日志记录和网络。在这章，你将了解日志记录如何帮助监控高频交易系统，我们将学习如何在高频交易环境中让其更有效率。此外，在本章中我们还将介绍如何利用网络优化与交易所的通信。
第8章通过优化缓存、内存和代码执行，定义了如何在超低延迟系统中使用C++。你将学习现代C++的特性和技术，从而高效地编写超低延迟
代码。
第9章通过优化垃圾回收、通信和数据结构，详细介绍了Java在超低延迟系统中的使用。
第10章说明了如何在高频交易系统中使用Python。本章介绍了如何在Python中创建和使用高频交易库。
第11章描述了如何使用现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）技术来创建更快的高频交易系统。它将介绍如何在云中构建针对加密货币的高频交易系统。
充分利用本书
本书假设你熟悉编程、硬件架构和操作系统。由于本书将讨论降低从报价到交易延迟所需的优化，因此掌握计算机工程方面的基础知识至关重要。
大多数高频交易系统会使用基于UNIX的操作系统运行。我们建议你使用Linux操作系统来应用本书的知识。