пятница, 6 апреля 2018 г.

Arquitetura do sistema de comércio eletrônico


Tutorial de comércio eletrônico.


O comércio de ações e commodities antecede a invenção do computador - sem mencionar o telégrafo e o telefone. Pré-tecnologia, os intercâmbios iniciais eram pouco mais do que encontros informais de empresários locais que tinham interesses em comum, como um comprador de trigo e um vendedor de trigo. Ao longo do tempo, as reuniões se tornaram mais formais e organizadas à medida que os participantes conceberam regras e regulamentos comuns. Eventualmente, o protesto aberto evoluiu - um sistema onde as propostas verbais e os sinais de mão são usados ​​para transmitir informações sobre os balcões das trocas.


Em 1969, a Instinet (originalmente denominada Institutional Networks) lançou o primeiro sistema automatizado para instituições dos Estados Unidos para ignorar o comércio e comercializar-se de forma confidencial. Nasdaq apareceu na cena dois anos depois, em 1971. Inicialmente, era um sistema automatizado de cotação que permitia aos intermediários avaliar os preços que outras empresas estavam oferecendo - mas a negociação ainda era tratada por telefone.


Vários anos depois, a Bolsa de Valores de Nova York criou o sistema DAT (Orderated Order Turnaround), que permitiu que os corretores encaminharam pedidos diretamente para especialistas no chão. Em 1984, surgiu o SuperDOT da próxima geração, permitindo que 100.000 partes fossem enviadas ao chão de uma só vez.


Eventualmente, a Nasdaq ofereceu seu próprio sistema de negociação automatizado - o Small Order Execution System (SOES) - e outras trocas logo seguiram o exemplo.


Embora o clamor aberto ainda seja usado hoje em um grau limitado, ele foi quase inteiramente substituído por sistemas eletrônicos que oferecem menos erros, uma execução mais rápida e uma melhor eficiência. O comércio eletrônico domina o mundo financeiro, e pode ser útil para os investidores e os comerciantes entenderem como funciona. Para ajudá-lo a começar, aqui está um rápido olhar sobre o comércio eletrônico - incluindo os intercâmbios e a tecnologia-chave.


Arquitetura do sistema de comércio algorítmico.


Anteriormente, neste blog, escrevi sobre a arquitetura conceitual de um sistema de negociação algorítmico inteligente, bem como os requisitos funcionais e não funcionais de um sistema de negociação algorítmica de produção. Desde então, criei uma arquitetura de sistema que, acredito, poderia satisfazer esses requisitos arquitetônicos. Nesta publicação, descreverei a arquitetura seguindo as diretrizes dos padrões ISO / IEC / IEEE 42010 e padrão de descrição da arquitetura de engenharia de software. De acordo com este padrão, uma descrição de arquitetura deve:


Contém várias visualizações arquitetônicas padronizadas (por exemplo, em UML) e Mantenha a rastreabilidade entre decisões de design e requisitos arquitetônicos.


Definição de arquitetura de software.


Ainda não há consenso quanto ao que é uma arquitetura do sistema. No contexto deste artigo, é definido como a infra-estrutura dentro da qual os componentes do aplicativo que satisfazem os requisitos funcionais podem ser especificados, implantados e executados. Os requisitos funcionais são as funções esperadas do sistema e seus componentes. Os requisitos não funcionais são medidas através das quais a qualidade do sistema pode ser medida.


Um sistema que satisfaça plenamente seus requisitos funcionais ainda pode não atender às expectativas se os requisitos não funcionais forem deixados insatisfeitos. Para ilustrar este conceito, considere o seguinte cenário: um sistema de negociação algorítmico que você acabou de comprar / construir faz excelentes decisões de negociação, mas é completamente inoperacional com os sistemas de gestão e contabilidade de risco das organizações. Esse sistema atenderia às suas expectativas?


Arquitetura conceitual.


Uma visão conceitual descreve conceitos e mecanismos de alto nível que existem no sistema no mais alto nível de granularidade. Nesse nível, o sistema de negociação algorítmica segue uma arquitetura orientada a eventos (EDA) dividida em quatro camadas e dois aspectos arquitetônicos. Para cada camada e referência de aspecto arquiteturas e padrões são usados. Padrões arquitetônicos são estruturas comprovadas e genéricas para alcançar requisitos específicos. Os aspectos arquitetônicos são preocupações transversais que abrangem múltiplos componentes.


Arquitetura orientada a eventos - uma arquitetura que produz, detecta, consome e reage a eventos. Os eventos incluem movimentos do mercado em tempo real, eventos ou tendências complexas e eventos comerciais, e. enviando um pedido.


Este diagrama ilustra a arquitetura conceitual do sistema de negociação algorítmica.


Arquiteturas de referência.


Para usar uma analogia, uma arquitetura de referência é semelhante aos planos para uma parede de suporte de carga. Esta impressão azul pode ser reutilizada para projetos de construção múltipla independentemente do edifício que está sendo construído, pois satisfaz um conjunto de requisitos comuns. Da mesma forma, uma arquitetura de referência define um modelo contendo estruturas genéricas e mecanismos que podem ser usados ​​para construir uma arquitetura de software concreta que satisfaça requisitos específicos. A arquitetura para o sistema de negociação algorítmica usa uma arquitetura baseada em espaço (SBA) e um controlador de exibição de modelo (MVC) como referências. São também utilizadas boas práticas, como o armazenamento de dados operacionais (ODS), o padrão de transformação e carregamento de extratos (ETL) e um data warehouse (DW).


Controle de exibição de modelo - um padrão que separa a representação de informações da interação do usuário com ela. Arquitetura baseada em espaço - especifica uma infra-estrutura onde as unidades de processamento acopladas vagamente interagem entre si através de uma memória associativa compartilhada chamada espaço (mostrado abaixo).


Visão estrutural.


A visão estrutural de uma arquitetura mostra os componentes e subcomponentes do sistema de negociação algorítmica. Ele também mostra como esses componentes são implantados em infra-estrutura física. Os diagramas UML utilizados nesta visão incluem diagramas de componentes e diagramas de implantação. Abaixo está a galeria dos diagramas de implantação do sistema de negociação algorítmico geral e as unidades de processamento na arquitetura de referência SBA, bem como diagramas de componentes relacionados para cada uma das camadas.


Diagrama de componentes de processamento de comerciantes / eventos automatizados Fonte de dados e diagrama de componente de camada de pré-processamento Diagrama de componente de interface de usuário baseado em MVC.


Táticas arquitetônicas.


De acordo com o instituto de engenharia de software, uma tática arquitetônica é um meio de satisfazer um requisito de qualidade, manipulando algum aspecto de um modelo de atributo de qualidade através de decisões de design arquitetônico. Um exemplo simples usado na arquitetura do sistema de negociação algorítmica é 'manipular' um armazenamento de dados operacional (ODS) com um componente de consulta contínua. Este componente analisaria continuamente o ODS para identificar e extrair eventos complexos. As seguintes táticas são usadas na arquitetura:


O padrão do disruptor no evento e as filas de pedidos Memória compartilhada para as filas de eventos e pedidos Linguagem de consulta contínua (CQL) na filtragem de dados ODS com o padrão de design do filtro em dados recebidos Algoritmos de evitação de congestionamentos em todas as conexões de entrada e saída Gerenciamento de filas ativas (AQM ) e notificação de congestionamento explícito Recursos de computação de mercadorias com capacidade de atualização (escalável) Redundância ativa para todos os pontos de falha únicos Indicação e estruturas de persistência otimizadas no ODS Programe backup de dados regulares e scripts de limpeza para ODS Histórico de transações em todos os bancos de dados Súmrios para todos Ordens para detectar falhas Anotar eventos com timestamps para ignorar eventos "obsoletos". Regras de validação de pedidos, por exemplo, quantidades de comércio máximo Componentes de comerciante automatizado usam um banco de dados em memória para análise Autenticação em dois estágios para interfaces de usuário conectando-se à ATs Criptografia em interfaces de usuário e conexões ao padrão de design ATs Observer para que o MVC gerencie visualizações.


A lista acima é apenas algumas decisões de design que identifiquei durante o projeto da arquitetura. Não é uma lista completa de táticas. À medida que o sistema está sendo desenvolvido, táticas adicionais devem ser empregadas em múltiplos níveis de granularidade para atender aos requisitos funcionais e não funcionais. Abaixo estão três diagramas que descrevem o padrão de design do disruptor, o padrão de design do filtro e o componente de consulta contínua.


Visão comportamental.


Essa visão de uma arquitetura mostra como os componentes e camadas devem interagir um com o outro. Isso é útil ao criar cenários para testar projetos de arquitetura e para entender o sistema de ponta a ponta. Essa visão consiste em diagramas de seqüência e diagramas de atividades. Diagramas de atividades que mostram o processo interno do sistema de negociação algorítmica e como os comerciantes devem interagir com o sistema de negociação algorítmica são mostrados abaixo.


Tecnologias e estruturas.


O passo final na concepção de uma arquitetura de software é identificar potenciais tecnologias e estruturas que poderiam ser utilizadas para realizar a arquitetura. Como princípio geral, é melhor aproveitar as tecnologias existentes, desde que satisfaçam adequadamente os requisitos funcionais e não funcionais. Uma estrutura é uma arquitetura de referência realizada, e. JBoss é uma estrutura que realiza a arquitetura de referência JEE. As seguintes tecnologias e frameworks são interessantes e devem ser consideradas na implementação de um sistema de negociação algorítmico:


CUDA - NVidia tem uma série de produtos que suportam modelagem de finanças computacionais de alto desempenho. Pode-se conseguir até 50x melhorias no desempenho ao executar simulações Monte Carlo na GPU em vez da CPU. Rio Apache - Rio é um kit de ferramentas usado para desenvolver sistemas distribuídos. Ele foi usado como uma estrutura para a construção de aplicativos com base no padrão SBA Apache Hadoop - no caso de registro invasivo ser um requisito, então o uso do Hadoop oferece uma solução interessante para o problema dos grandes dados. O Hadoop pode ser implantado em um ambiente em cluster que suporta tecnologias CUDA. AlgoTrader - uma plataforma de negociação algorítmica de código aberto. O AlgoTrader poderia ser implantado no lugar dos componentes do comerciante automatizado. FIX Engine - um aplicativo autônomo que aceita os protocolos do Financial Information Exchange (FIX), incluindo FIX, FAST e FIXatdl.


Embora não seja uma tecnologia ou uma estrutura, os componentes devem ser criados com uma interface de programação de aplicativos (API) para melhorar a interoperabilidade do sistema e seus componentes.


Conclusão.


A arquitetura proposta foi projetada para satisfazer requisitos muito genéricos identificados para sistemas de negociação algorítmica. Geralmente, os sistemas de negociação algorítmica são complicados por três fatores que variam de acordo com cada implementação:


Dependências em sistemas empresariais e de intercâmbio externos Requisitos não funcionais desafiadores e restrições arquitetônicas em evolução.


Por conseguinte, a arquitetura de software proposta deve ser adaptada caso a caso para satisfazer requisitos organizacionais e regulatórios específicos, bem como para superar restrições regionais. A arquitetura do sistema de negociação algorítmica deve ser vista como apenas um ponto de referência para indivíduos e organizações que desejam projetar seus próprios sistemas de negociação algorítmica.


Para uma cópia completa e fontes usadas, baixe uma cópia do meu relatório. Obrigado.


História anterior.


Requisitos do sistema de negociação algorítmica.


Próxima História.


Otimização de portfólio usando otimização de enxertia de partículas.


Excelente visão geral, e um bom começo na arquitetura. Sua conclusão foi adequada, e apontou por que os sistemas de software de negociação algorítmica requerem back-testing e ajustes constantes para mantê-los relevantes. Boa leitura!


1 de fevereiro de 2016.


Quando os dados de commodities ou renda fixa são imprecisos ou lentos em receber, os modelos podem ter dificuldade em calcular especialmente no espaço de um evento Black Swann.


Muito obrigado por este artigo. Estive pensando em AI em finanças desde o final da década de 90 e, finalmente, as tecnologias e as APIs estão comumente disponíveis. Seu artigo e blog são uma ótima ajuda para fazer esses primeiros passos para tornar realidade os sonhos dos anos anteriores. Muito obrigado e boa sorte em seus novos empreendimentos!


Mantenha-me atualizado no seu progresso. Estou muito interessado. Obrigado.


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Design e arquitetura de uma plataforma de negociação do mundo real .. (2/3)


Este artigo é a segunda parcela em uma série de três partes que fala sobre os problemas de negócios enfrentados por grandes operações comerciais e amp; infra-estruturas no espaço dos mercados de capitais. Esta publicação discute uma arquitetura de referência do mundo real usando técnicas de Dados Grandes e é de natureza mais técnica. A parte final desta série se concentrará em recomendações de negócios para inovações disruptivas nesta área.


Com a globalização que impulsiona os mercados de capitais e um número crescente de emissores, encontra-se uma crescente complexidade em toda uma gama de instrumentos e ativos financeiros (ações, títulos, derivados, commodities, etc.) e locais (NYSE, NASDAQ, CME, Dark Pools etc.). Adicionado a essas margens de encolhimento e amp; as pressões regulatórias estão dirigindo os jogadores do lado da compra para analisar como processos de negócios existentes e amp; A integração de sistemas atualmente funciona com o objetivo de torná-los mais transparentes, eficientes e ágeis.


Os drivers de negócios (como observado na primeira publicação nesta série de três partes) de uma perspectiva de mercados de capitais -


1.Re-ferramenta de infra-estruturas comerciais existentes para que eles estejam mais integrados, porém pouco acoplados e eficientes.


2.Automando estratégias de negociação complexas que são de natureza quantitativa em uma variedade de classes de ativos, como ações, forex, ETFs e commodities etc.


3. Iniciando para incorporar mais novos & amp; fontes de dados mais rápidas (mídia social, dados de sensores, data de cliques) e não apenas as fontes convencionais (dados de mercado, dados de posição, dados de M e A, dados de transações, etc.). A velocidade pura só pode obter uma empresa até agora.


4.Retrotação de sistemas de comércio existentes para poder acomodar uma gama de clientes móveis que têm interesse em derivar análises. Por exemplo, se casar com os dados do tick com informações sobre a estrutura do mercado para entender por que determinados valores mobiliários mergulham ou aumentaram em determinados pontos e os motivos do mesmo (por exemplo, vendas institucionais ou negócios vinculados a ações com derivativos)


5. Ajudar os comerciantes a criar algoritmos, bem como a personalizar estes para poder gerar uma vantagem competitiva constante.


A necessidade da hora é fornecer recursos de arquitetura empresarial em torno do projeto de plataformas de negociação flexíveis que são construídas em torno de uso eficiente de dados, velocidade, agilidade e uma arquitetura orientada a serviços. A escolha do código aberto é a chave, pois permite uma arquitetura modular e flexível que pode ser modificada e adotada de forma gradual & # 8211; como você verá em breve.


As plataformas de negociação estão preocupadas com a execução de pedidos provenientes de gerentes de portfólio no lado da compra, gerenciamento de pedidos e monitoramento através do processo de execução e fornecimento de acesso eletrônico a uma grande variedade de locais. Do lado da venda, é necessário fornecer suporte para lidar com pedidos de clientes e gerenciar posições de negociação.


Os seguintes requisitos de negócios devem ser atendidos em sistemas que oferecem capacidades de negociação de compra / venda e # 8211;


A arquitetura deve oferecer apoio frente, meio e amp; capacidades de negociação de back office com suporte para estratégias de comércio simples e complexas baseadas em regras e algorítmicas. Apoie o ciclo de vida do desenvolvimento e amp; corte contínuo em termos de backtesting e implementação ao vivo das estratégias acima. Em suporte curto, uma metodologia iterativa e baseada em DevOps. O objetivo é garantir que as pessoas que desenvolvem Startegies possam testar seus modelos em todo o espectro mais amplo de classes de ativos da maneira mais produtiva possível Exibir bem projetado & amp; UIs de comércio e blotter altamente intuitivas para gerenciamento comercial com suporte para tecnologias móveis. Isso é fundamental para garantir uma experiência de usuário suave. Apoie um modelo de negócio comercializado como um serviço & # 8211; TaaS que potencialmente podem ser vendidos como um utilitário em APIs abertas Suporte um híbrido e amp; modelo de implantação em escala. Os serviços que fornecem a funcionalidade principal do negócio devem ser implantáveis ​​todo o caminho de metal nua para VMs para contêiner Docker em uma nuvem privada ou pública conforme necessário. Um requisito básico é usar o Software Open Source e o Suporte de mercadorias, um modelo de negociação baseado em regras (declarativo) que evoluirá para suportar análises preditivas com suporte enraizado para processamento de eventos complexos (CEP) e fluxo de trabalho empresarial (idealmente suporte para o padrão BPMN notação) Apoie a integração com uma grande variedade de participantes externos em todo o mundo. A plataforma deve ser verdadeiramente global em termos de suporte de troca & amp; Produtos (FOREX, abertos em horários diferentes) Suporte uma grande variedade de produtos e formatos financeiros com o FIX sendo o principal. Fornecer suporte para a captura de pedidos, negociação e cruzamento. Fornecer a capacidade de comprar e comprar ordens de mercado lado a lado (quando ambas as ordens laterais são detectadas no sistema) Auto rota e execute ordens com base em contas, quantidade e dados de mercado em tempo real Suporta outros requisitos complexos de roteamento de pedidos conforme aplicável Finalmente, suporta um alto grau de escalabilidade, à medida que os volumes crescem e o sistema deve ser capaz de seqüenciar automaticamente para acomodar um alto volume de trades / sec com uma latência desejável em milissegundos e bem definidos SLA & # 8217; s para Entrada de Pedidos e Recuperação de Desastre, no mínimo.


Na camada de aplicação & # 8211; uma abordagem baseada em SOA é chave - todas as principais funções do negócio são modeladas como serviços SOA ou mesmo microservices. Escolha de uma ESB / camada de mensagens para interconectar todos os participantes do mercado. Padrão de mensagens abertas - AMQP (Advance Message Queuing Protocol) escolhido como protocolo de transporte de eleição por razões de desempenho e indústria. As arquiteturas Legacy das bolsas financeiras e de mercado para otimizar o custo de suas infraestruturas de TI foram bloqueadas por protocolos proprietários e legados. O AMQP foi desenvolvido por um consórcio de bancos e fornecedores (JP Morgan e Red Hat, VMWare, entre outros) e funciona como lingua franca para mensagens de backbone de serviços financeiros. Atualmente, está implantado em uma variedade de indústrias que vão desde cuidados de saúde até a fabricação até IoT (entre verticais). O uso do AMQP evita o bloqueio e a tecnologia de ponte dispendiosa. Além disso, organizações como a NYSE lideraram o desenvolvimento de tecnologias como o OpenMAMA, que pretende fornecer uma API de middleware agnóstica de fornecedores que suporte mensagens de eventos. Um primeiro uso é permitir que os fornecedores de dados de mercado publiquem suas mensagens como citações e amp; negocia uma plataforma padrão da indústria, permitindo que eles criem serviços baseados em valor na plataforma. Nossa intenção é a prova futura de nossa arquitetura baseando-se em padrões abertos O FIX (Financial Information Exchange) executado pela AMQP será o principal protocolo de intercâmbio de negócios Apache Kafka ou Fuse ESB escolhido como o nível de mensagens ou barramento de serviço A BRMS (Business Rules Mgmt System ) fornece regras, CEP e BPM sob um único guarda-chuva. Esta camada contém a definição e o tempo de execução das regras para gerenciamento de pedidos, roteamento, cruzamento, correspondência. Na análise de memória fornecida por uma grade de dados em memória ou mesmo usando uma camada Spark in memory A camada de dados é baseada em uma plataforma Apache Hadoop e é projetada com base em uma arquitetura lambda (desenvolvida por Nathan Marz). Mais sobre isso nas seções abaixo.


Figura 1 - Arquitetura de referência para plataforma de negociação.


Os principais componentes da arquitetura da Plataforma de Negociação, conforme descrito acima, são & # 8211;


Sistema de gerenciamento de pedidos - que exibe um rico portal interativo com uma interface de usuário; clientes convocam corretores através do telefone ou efetuam ordens eletronicamente. Essas ordens são encaminhadas para a OMS. O OMS recebe as ordens, realiza uma correspondência adequada e decide a melhor avenida e preço com base em regras de negócios / eventos complexos e, em seguida, encaminha-os para o local de mercado apropriado para obter esses serviços de distribuição de dados de mercado A conectados a provedores de dados de mercado (por exemplo, Bloomberg, Thomson Reuters, etc.) e enviar atualizações regulares para a OMS, as regras em torno do que os dados do mercado se tornam o ponto de referência para a OMS, ou seja, se os mesmos dados de mercado estão disponíveis em várias fontes, que é prioritário. A conectividade também é estabelecida através de gateways FIX para a distribuição serviço. A abordagem de regras de negócios adiciona outra dimensão ao BPM, permitindo que alguém aproveite a lógica declarativa com as regras de negócios para criar uma lógica de negociação compacta, rápida e fácil de entender. Um exemplo disto é em um setor (por exemplo, plataformas de negociação, aplicações de subscrição de hipotecas), onde as condições do mercado resultam na mudança das regras de negócios, bem como nos processos de negócios incluídos na satisfação de pedidos de compra / venda. Processamento de eventos complexos (CEP) & # 8211; O termo Evento por si só é freqüentemente sobrecarregado e pode ser usado para se referir a várias coisas diferentes, dependendo do contexto que é usado. Em nossa plataforma de negociação, quando uma operação de venda é executada, ela causa uma mudança de estado no domínio que pode ser observada em vários atores, como o preço dos valores mobiliários que mudaram para corresponder ao valor da operação, o proprietário do indivíduo ativos negociados que mudam do vendedor para o comprador, o saldo das contas do vendedor e do comprador que são creditados e debitados, etc. Interceptar uma nuvem desses eventos e ter um processo de negócios adaptar e reagir a eles é fundamental para ter um Plataforma de negociação ágil. A camada de gerenciamento de dados abrange lojas de informações como o mestre de segurança, o mestre de clientes, as participações e a conta / mestre de produtos etc. Esta camada também precisa lidar com a gestão de dados.


Figura 2 - Modelagem de regras comerciais.


O fluxo de dados no sistema pode ser representado como mostrado abaixo e # 8211;


Figura 3 - Fluxo global do processo de negociação.


A intenção na adoção de uma arquitetura SOA (ou mesmo de microservices) é poder adicionar plug-ins aos serviços empresariais leves, como medição de desempenho, vigilância comercial, análise de risco, preços de opções etc.


A arquitetura de dados baseia-se no sistema lambda desenvolvido por Nathan Marz. A arquitetura lambda resolve o problema de computar funções arbitrárias em dados arbitrários em tempo real, decompondo o problema em três camadas: a camada de lote, a camada de atendimento e a camada de velocidade .


Figura 4 - Fluxo do processo de dados (fonte VoltDB)


Em um nível genérico muito alto, a arquitetura de dados possui 3 componentes.


Linha de lote e # 8211; Ingesta constantemente, armazena e processa dados de mercado, dados de redes sociais, dados de referência, dados de posição etc. e précompõe constantemente visualizações, o Speed ​​Layer processa feeds em tempo real e amp; produz visões táticas da mesma camada do Serviço que mantém as visualizações em lote relevantes para as consultas necessárias pela análise preditiva.


A Arquitetura Lambda destina-se a aplicações construídas em torno de transformações assíncronas complexas que precisam ser executadas com baixa latência (digamos, alguns segundos a algumas horas), o que é perfeitamente adequado ao nosso caso de negócios.


Rentável: uma pilha de código aberto reduz o custo quase 50% quando comparado a um sistema legado construído em mainframe ou tecnologia proprietária. Governança de Dados & # 8211; Fornecido de forma eficaz pela pilha Hadoop Scalable - Fornece um alto grau de escalabilidade na arquitetura Inovador - Construído na arquitetura mais robusta e tecnologia de ponta Implementação - Suporta uma variedade de arquiteturas de implantação, nas instalações ou na nuvem Carregar O suporte de balanceamento é construído para lidar com volumes crescentes. Visibilidade em regras de negócios, bem como suporte para monitorar fluxos de trabalho.


As plataformas de negociação da Nova Era construídas em código aberto não podem ser implementadas apenas em ambientes físicos, virtuais, móveis e em nuvem, mas também incluem paradigmas complementares e # 8211; A integração, as regras de negócios e o processamento de eventos complexos (CEP) podem aumentar a eficiência operacional, novos modelos comerciais, melhor gerenciamento de riscos e em última instância, um maior grau de rentabilidade.


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Pós-navegação.


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Olá Chemitiganti-San. trabalho excelente e perspicaz. Você pode, por favor, abordar o tema Arquiteturas de Negociação também quando faz as oficinas de inovação em Tokio & # 038; Seoul em agosto?


Requisitos do sistema de negociação algorítmica.


Atualmente, estou levando uma aula sobre arquiteturas de software. Para esta classe, cada aluno escolhe um sistema, define seus requisitos arquitetônicos e projeta uma solução capaz de satisfazer esses requisitos. Escolhi um sistema de negociação algorítmica por causa do desafio tecnológico e porque adoro os mercados financeiros. Os sistemas de negociação algorítmica (ATs) usam algoritmos computacionais para tomar decisões comerciais, enviar ordens e gerenciar pedidos após a submissão. Nos últimos anos, as ATs ganharam popularidade e agora representam a maioria das negociações realizadas através de trocas internacionais. Distinção é feita entre negociação programada e negociação algorítmica. A negociação programada envolve a quebra de pedidos de grandes mercados em pacotes de ações menores. Neste artigo, o comércio programado é considerado um requisito de segurança de um ATs.


Introdução aos sistemas de negociação algorítmica.


Falando em geral, existem cinco tipos de participantes do mercado: investidores de varejo, comerciantes proprietários, criadores de mercado, instituições de compra e instituições de venda. Os ATs são mais utilizados por instituições proprietárias de buy-side, mas essa dinâmica está mudando. O comércio algorítmico como serviço (ATAAS) torna o comércio algorítmico acessível ao investidor de varejo (ver apêndice). Este artigo descreve os requisitos arquitetônicos para um ATs usado por uma instituição proprietária de compra exclusiva. Na maior parte do nível, um ATs tem três funções: tomar decisões comerciais, criar ordens de negociação e gerenciar essas ordens após a submissão. Abaixo disso, há uma série de requisitos funcionais mais detalhados, alguns dos quais podem ser satisfeitos pela arquitetura.


Introdução à arquitetura de software.


Um monte de debate ainda envolve a definição do que é uma arquitetura de software. No contexto deste artigo, a arquitetura do software é definida como a infra-estrutura dentro da qual os componentes do aplicativo que fornecem a funcionalidade do usuário podem ser especificados, implantados e executados. Um sistema de software deve satisfazer seus requisitos funcionais e não funcionais. Os requisitos funcionais especificam as funções dos componentes dos sistemas. Os requisitos não funcionais especificam medidas através das quais o desempenho do sistema é medido. Um sistema de software que satisfaça seus "requisitos funcionais", ainda não atende às expectativas dos usuários, e. um ATs que pode enviar negócios, mas não em tempo hábil, causaria perdas financeiras. A arquitetura do software basicamente fornece uma infra-estrutura que satisfaça os requisitos não funcionais e dentro do qual os componentes que satisfazem os requisitos funcionais podem ser implantados e executados. Os requisitos do sistema de negociação algorítmica podem, portanto, ser amplamente divididos em requisitos funcionais e não funcionais.


Requisitos funcionais.


Sob o requisito de nível superior de "fazer negociação", existem três requisitos de alto nível:


Obtenha dados de mercado - baixe, filtre e armazene dados estruturados e não estruturados. Os dados estruturados incluem dados de mercado em tempo real da Reuters ou Bloomberg transmitidos usando um protocolo, e. CONSERTAR. Dados não estruturados incluem notícias e dados de redes sociais. Definir estratégia de negociação - especifique novas regras e estratégias de negociação. A regra de negociação consiste em um indicador, uma desigualdade e um valor numérico, e. "Razão PE" & lt; 10. As regras de negociação são estruturadas em uma árvore de decisão para definir uma estratégia de negociação (ilustrada abaixo). Analise os títulos em relação à estratégia de negociação - para cada segurança, obtenha dados e filtre-o através da estratégia de negociação para determinar qual segurança para comprar. Adicionalmente: para cada posição aberta, determine qual segurança vender. Nota: este requisito pode variar.


Sob o requisito de nível superior de "criar pedidos de negociação", existem dois requisitos de alto nível:


Obtenha informações de comércio - para cada decisão, obtenha o símbolo de segurança, preço, quantidade, etc. Crie uma ordem comercial - para cada decisão, especifique um tipo de ordem e adicione informações comerciais. Existem seis tipos de pedidos: longo, curto, mercado, limite, parada e condicional.


Sob o requisito de nível superior de "gerenciar pedidos", existem três requisitos de alto nível:


Gerenciar ordens pendentes - para cada pedido, validar e confirmar esse pedido Ordem de rota / enviar - encaminhe cada pedido para uma troca, grupo escuro ou corretora Gerenciar ordens enviadas - acompanhar o status de cada pedido enviado, se a ordem for combinada, então crie uma posição aberta . Se a ordem não for correspondida, pare a ordem.


Este diagrama mostra como uma estratégia de negociação pode ser definida como uma árvore de decisão das regras de negociação.


Requisitos não Funcionais.


Existem muitos requisitos não funcionais que são comercializados entre os outros, e. O aumento do desempenho geralmente ocorre com um aumento no custo total de propriedade. Os requisitos do sistema de negociação algorítmico não funcional incluem,


Escalabilidade - é a capacidade de um sistema para lidar e executar sob uma carga de trabalho aumentada ou em expansão. Os ATs devem ser escaláveis ​​em relação ao número de feeds de dados em processos, número de trocas comerciais e títulos que podem negociar. Desempenho - é a quantidade de trabalho realizado por um sistema em comparação com o tempo e os recursos necessários para fazer esse trabalho. Um ATs deve ter tempos de resposta rápidos (de volta ao mercado) e alto processamento e transferência de rede. Modificabilidade - é a facilidade com que o sistema pode ser alterado. Um ATs deve ter estratégias de negociação e processamento de dados facilmente modificáveis. Confiabilidade - é a precisão e confiabilidade de um sistema para produzir saídas corretas para as entradas que recebe. Como erros e erros em um ATs podem resultar em enormes perdas e multas, a confiabilidade é crucial. Veja a debacle do capital do Cavaleiro para obter provas disso. Auditabilidade - é a facilidade com que o sistema pode ser auditado. Recentes casos de alto perfil de ATs que estão faltando colocaram a ATs em destaque para empresas de auditoria. Eles devem, portanto, ser auditáveis ​​tanto do ponto de vista financeiro, como da conformidade e da TI. Segurança - é a segurança de uma organização contra atividades criminosas, como terrorismo, roubo ou espionagem. Como as estratégias de negociação são proprietárias e representam uma propriedade intelectual valiosa, elas devem ser garantidas. Além disso, para proteger os ATs de caçados, as ordens devem ser ofuscadas usando estratégias de negociação programadas. Tolerância a falhas - é a capacidade de um sistema continuar a funcionar corretamente após uma falha ou falha. Isso é semelhante à confiabilidade, exceto que os ATs devem continuar sendo confiáveis ​​mesmo após uma falha para evitar perdas financeiras. Interoperabilidade - é a facilidade com que o sistema é capaz de operar com uma ampla gama de sistemas relacionados. Isso é importante para um ATs que pode ser necessário para interagir com sistemas de gerenciamento de pedidos, sistemas de gerenciamento de portfólio, sistemas de gerenciamento de riscos, sistemas de contabilidade e até sistemas bancários.


Visão geral do escopo arquitetônico.


O escopo arquitetônico é o conjunto de serviços suportados pela arquitetura que são consumidos por componentes para atender aos requisitos funcionais e não funcionais. Uma discriminação mais detalhada deste escopo arquitetônico está disponível no documento de requisitos detalhados. Em um nível alto, os seguintes serviços deveriam ser fornecidos pela arquitetura:


Um ambiente de processamento pré-processamento de dados modificável - que suporta vários fluxos de dados, filtros para dados irrelevantes e particionamento de dados temporários Um ambiente de processamento distribuído - que suporta várias unidades de processamento (clusters), monitoramento de desempenho em tempo real, uma estrutura de comunicação orientada a mensagens, agendamento de conjuntos de dados temporais, balanceamento de carga e replicação de dados Unidades de processamento individuais - que suportam filas na memória e processamento complexo de eventos (em dados temporais) Uma rede de área de armazenamento (SAN) - que suporta agregação de dados temporais, consultas contínuas e log (para trilhas de auditoria) Um ambiente de recuperação de dados (DR) - replica o SAN e o sistema de gerenciamento de pedidos Um ambiente de integração - que expõe uma API padrão para componentes e conecta componentes internos e externos uns aos outros. Um sistema de gerenciamento de pedidos - que aceita fluxos de entrada simultâneos , redundância passiva e balanceamento de carga, critérios ACID em pedidos, uma trilha de auditoria e é reposta cated Um ambiente de uso do sistema - que suporta múltiplos perfis de usuários e expõe um front-end totalmente gerenciado ao sistema de comércio algorítmico.


Requisitos de acesso e integração.


Os requisitos de acesso descrevem maneiras pelas quais os usuários podem acessar os componentes do sistema. Um sistema de comércio algorítmico deve expor três interfaces: uma interface para definir novas regras de negociação, estratégias de negociação e fontes de dados; uma interface de back-end para administradores de sistema para adicionar clusters e configurar a arquitetura; e uma interface de auditoria somente leitura para verificar controles de TI e direitos de acesso de usuários. Os pré-requisitos para integração entre componentes e sistemas externos são chamados de requisitos de integração. O sistema de negociação algorítmica deve apoiar integração baseada em arquivos, integração baseada em mensagens e integração de banco de dados. Como tal, os seguintes requisitos devem ser satisfeitos pela arquitetura:


Integração de banco de dados - suporte ODBC, JDBC, ADO e XQC Integração baseada em arquivos - suporte a arquivos CSV, XML e JSON Integração baseada em mensagens - suporte FIX, FAST e FIXatdl.


Restrições arquitetônicas.


Os pontos azuis mostram os locais físicos onde a latência da rede é minimizada e os pontos vermelhos mostram os locais físicos das grandes trocas financeiras. A fim de maximizar o desempenho do sistema de negociação algorítmica, deve-se alojar o sistema em locais que minimizem a latência da rede. Fonte: MIT open press: dspace. mit. edu/handle/1721.1/6285.


Restrições arquitetônicas são fatores que restringem o desempenho da arquitetura que está sendo construída. As duas restrições que vou mencionar aqui são restrições de rede física e restrições regulatórias. Restrições de rede física são colocadas em um sistema como resultado de redes de telecomunicações de baixo custo. Para mitigar essa restrição, o sistema deve ser construído onde a latência da rede é minimizada. Outra maneira de mitigar as restrições de rede é co-localizar o sistema de negociação algorítmica com a troca de mercado. Uma vez que foi dito, a decisão de co-localizar apresenta restrições de processamento e espaço adicionais.


As restrições regulatórias são introduzidas através de leis e regulamentos, que são principalmente países e câmbio específicos. Este é um fator cada vez mais importante na concepção e implementação de um sistema de negociação algorítmica porque a negociação algorítmica está se tornando mais regulada após o crash do Flash de 2010. Falando em geral, os ATs devem, pelo menos, cumprir as regras da SEC relativas à conformidade e integridade do sistema (SCI), as diretrizes EMEA para sistemas de negociação algorítmica, os padrões de negociação algorítmica ISO 9000 (AT9000) e as normas internacionais de relatório financeiro (IFRS) .


Conclusão.


As arquiteturas de sistemas de negociação algorítmica são complicadas pelos rigorosos requisitos não funcionais esperados do sistema e pela ampla gama de requisitos regulatórios e de conformidade que regem a negociação automatizada. Devido a essas complexidades, deve-se considerar cuidadosamente o design e a implementação da arquitetura do sistema. Ao projetar uma arquitetura de negociação algorítmica de fonte aberta, espero apontar os requisitos arquitetônicos que muitas vezes são ignorados no início do projeto de tais sistemas. Os requisitos identificados neste documento provavelmente não serão concluídos e inevitavelmente evoluirão com o passar do tempo. A segunda parcela deste artigo incluirá meu design para uma arquitetura de software que atenda aos requisitos acima mencionados. Para obter mais informações sobre negociação algorítmica, não hesite em contactar-me.


Para baixar uma cópia do meu relatório, clique aqui. Para obter uma lista completa de fontes, consulte o relatório.


Os provedores de serviços da ATAAS incluem, mas não estão limitados a:


Quantopian - os usuários definem estratégias de negociação quantitativas em Python e podem testá-las novamente. Os usuários também podem executar essas estratégias em mercados ativos. Quantopian recentemente recebeu um investimento de 6,7 milhões de dólares para ampliar seus serviços. EquaMetrics - usando os usuários do RIZM, criam visualmente novas estratégias de negociação algorítmica, testam essas estratégias e executam essas estratégias em mercados ativos. A EquaMetrics anunciou recentemente um novo financiamento para a RIZM avaliado em 4,5 milhões de USD. Corretoras - algumas corretoras permitem que os comerciantes criem bots de negociação que executem automaticamente suas estratégias de negociação.


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Previsão econômica BRICs usando redes neurais.


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Arquitetura do sistema de comércio algorítmico.


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