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TradeTech Brazil 2011 - O Desafio Da Latencia
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TradeTech Brazil 2011 - O Desafio Da Latencia

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Apresentação realizada no TradeTech Brazil 2011

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Transcript

  • 1. O Desafio Da Latência Alcance Baixa Latência No Electronic Trading Brasileiro Para Obter Vantagens Competitivas<br />Dr. Christian J. Zimmer- Head of Quantitative Portfolio Management and ResearchItaú Asset Management<br />José Ricardo Maia Moraes - Diretor de Desenvolvimento de NegóciosMultirede Informática S.A.<br />
  • 2. Agenda<br /><ul><li>Overview
  • 3. Componentes de latência
  • 4. Padrões brasileiros x internacionais de latência
  • 5. Software, rede, interface e hardware: o que será preciso para ser suficientemente rápido?
  • 6. Por que ser rápido: justificando à sua empresa os investimentos em tecnologia para diminuir a latência
  • 7. Latência &amp; DMA: como medir e assegurar-se de que a latência será mantida baixa?
  • 8. Discussão sobre cenários</li></li></ul><li>Percepção de latência<br /><ul><li>Olho humano: 300 milissegundos
  • 9. Tempo aproximado da BM&amp;FBOVESPA: 15 milissegundos
  • 10. Meta para os próximos 18 meses: 400 microssegundos
  • 11. Percepção da dor: 100 milissegundos</li></ul>“Ao ser ferido por faca, você levará 100 milissegundos para gritar. Nesse mesmo período um sistema de negociação algorítmica terá processado cerca de 250 ofertas de compra ou venda”<br />Fonte: Marcio Castro, CTO BM&amp;FBOVESPA, 4/3/2011<br />
  • 12. Overview - Brasil<br />Fonte: Marcio Castro, CTO BM&amp;FBOVESPA, 4/3/2011<br />
  • 13. Brasil x usa<br />Fonte: Marcio Castro, CTO BM&amp;FBOVESPA, 4/3/2011<br />
  • 14. Conectividade bm&amp;fbovespa<br />Fonte: Marcio Castro, CTO BM&amp;FBOVESPA, 4/3/2011<br />
  • 15. Volume - brasil<br />Fonte: Marcio Castro, CTO BM&amp;FBOVESPA, 4/3/2011<br />
  • 16. Volume - brasil<br />Fonte: Marcio Castro, CTO BM&amp;FBOVESPA, 4/3/2011<br />
  • 17. Evolução de latência - usa<br />
  • 18. Evolução volume - usa<br />
  • 19. LSE Environment<br />www.londonstockexchange.com/hosting<br />
  • 20. LSE Environment<br />www.londonstockexchange.com/hosting<br />
  • 21. LSE hosting service<br />www.londonstockexchange.com/hosting<br />
  • 22. LSE Environment<br />www.londonstockexchange.com/hosting<br />
  • 23. cme<br />CME CLIENT MANAGED ROUTER GUIDANCE<br />
  • 24. cme<br />CME CLIENT MANAGED ROUTER GUIDANCE<br />
  • 25. Nasdaq omx<br />Thomas Fay, VP Engineering NASDAQ OMX - April 4, 2011<br />
  • 26. Nasdaq omx<br />Thomas Fay, VP Engineering NASDAQ OMX - April 4, 2011<br />
  • 27. Volumes - nyse<br />
  • 28. ciclo<br />Electronic<br />Trading<br />Criamais<br />Criando mais<br />Inabilidadehumana<br />Algo Trading<br />Negócios<br />e<br />Market Data<br />Rápidarecepção, tradução,<br />e distribuição domarket data<br />Requerendo<br />Resulta<br />Source: TowerGroup 2007<br />
  • 29. Ordem de grandeza<br />MaisLatência<br />7<br />AplicaçãoApresentaçãoSessão<br />Dado<br />6<br />5<br />Janelamento TCPControle de FluxoRetransmissão<br />Segmentos<br />4<br />Procura de endereçosEncaminhamentoRoteamento<br />Pacotes<br />Camada OSI<br />Unidade<br />3<br />Store-ForwardCodificaçãoSwitching<br />Frames<br />2<br />Framing<br />Bits<br />1<br />MenosLatência<br />
  • 30. Componentes da latência<br /><ul><li>Propagação - emfunção da distância e velocidade da luz (limitada pelas leis da física)
  • 31. Serialização – emfunção do tamanho do pacote e velocidade da conexão
  • 32. Enfileiramento – em função do tráfego, velocidade e enfileiramento</li></li></ul><li>Latência fim a fim<br />LatênciaFim a Fim<br />Segundos<br />Milisegundos<br />Microsegundos<br />NANOSEGUNDOS<br />Aplicação<br />Servidores/OS<br />Segurança<br />Rede (LAN)<br />Rede (MAN/WAN)<br />Muitasvariáveisenvolvidas - a chave é endereçar o processofim a fim<br />
  • 33. Endereçando variáveis<br />SERVER<br />SERVER<br />NIC<br />NIC<br />CABLING<br />SWITCHING<br />
  • 34. Servidores<br /><ul><li>VISÃO GERAL
  • 35. Arquitetura de computação paralela da NVIDIA que possibilita aumentos significativos na performance de computação pelo aproveitamento da potência da GPU (unidade de processamento gráfico).
  • 36. Com milhões de GPUs habilitadas para CUDA vendidas até o momento, desenvolvedores de software, cientistas e pesquisadores continuam achando os mais diversos usos para a essa tecnologia</li></li></ul><li>Servidores - fpga<br />FPGA (Field Programmable Gate Arrays) <br />Usar o poder de chips programáveis FPGA para entregar poder de computação dez vezes maior do que a utilização de CPUs convencionais<br />CPU<br />FPGA<br />Maisflexível<br />Maisrápido<br />Investimento e despesasuperiores<br />Investimento e despesainferiores<br />Menordespesa de desenvolvimento<br />Maiordespesa de desenvolvimento<br />
  • 37. Servidores - alternativas<br /><ul><li>RDMA
  • 38. iWARP
  • 39. Infiniband</li></li></ul><li>1G x 10G<br />
  • 40. SFP+ to SFP+<br />TransceiverLatency (link)<br />Power(each side)<br />Cable<br />Distance<br />Technology<br />SFP+ Cu<br />SFP+ CUCopper<br />Twinax<br />~0.25ms<br />~0.1W<br />10m<br />MM OM2MM OM3<br />10m100m<br />SFP+ USRultra short reach<br />~0.1ms<br />1W<br />MM 62.5mmMM 50mm<br />82m300m<br />SFP+ SRshort reach<br />~0.1ms<br />1W<br />Cat6Cat6a/7Cat6a/7<br />2.5ms2.5ms1.5ms<br />~8W~8W~4W<br />55m100m30m<br />10GBASE-T<br />cabling<br />
  • 41. storage<br />150 IOPS HDD  15,000 IOPS SSD<br />
  • 42. switching<br /><ul><li>NonBlocking (No oversubscription)
  • 43. Ultra LowLatency (atualmente em 500ns)</li></ul>AggregationLayer<br />24 x 10G<br />Access Layer<br />24 x 10G<br />
  • 44. arquitetura<br />Arquiteturas virtualizadas transformando diversas unidades físicas em uma única unidade lógica<br />VIRTUAL<br />FÍSICO<br />ARQUITETURA TOTALMENTE REDUDANTE<br />(FÍSICA E LÓGICA) LIVRE DE LOOPINGS<br />
  • 45. arquitetura<br />Arquitetura em camada 3 a partir do acesso de desktops e servidores não possuem tempo de convergência<br />VIRTUAL<br />ROTEAMENTO SIMPLIFICADO<br />
  • 46. arquitetura<br />Conexão de servidores em alta disponibilidade<br />FÍSICO<br />VIRTUAL<br />LÓGICO<br />
  • 47. arquitetura<br />Canais de comunicação dedicados<br />Acesso<br />
  • 48. A importância da localização<br />Quanto mais próximos da Bolsa, menor será a latência<br />LATÊNCIA-5µs/Km<br />
  • 49. Conexões internacionais<br />SP – NY<br />Típico 104-110ms<br />Fonte: GlobeNet<br />
  • 50. Conexões internacionais<br />110<br />Fonte: GlobeNet<br />
  • 51. Problemas reais<br />AMBIENTE 2<br />AMBIENTE 6<br />AMBIENTE 3<br />AMBIENTE 4<br />AMBIENTE 5<br />AMBIENTE 1<br />Componentes das aplicações são distribuídos pelo ambiente sem observar o fluxo entre eles <br />AMBIENTE 7<br />AMBIENTE 8<br />DESTINO<br />WAN<br />Pacotes atravessam elementos de rede 32 vezes<br />
  • 52. aplicações<br /><ul><li>Linguagens: C++, Java, C#
  • 53. Linguagens funcionais: F#, Scala, Erlang
  • 54. Sistemas operacionais: Linux, CentOS
  • 55. Banco de dados: KDB+, Berkeley, DB, RED
  • 56. Modelagem: R, Mathematica, Matlab
  • 57. Script languages: Python, Rubyonrails, LUA
  • 58. Protocolos: FIX/FAST, TCP/IP, UDP, proprietários
  • 59. Middleware: QuickFIX, AMQP, TIBCO </li></ul>Fonte: Marcio Castro, CTO BM&amp;FBOVESPA, 4/3/2011<br />
  • 60. aplicações<br />Arquitetura que possa escalar verticalmente e horizontalmente <br /><ul><li>Uso de memória – além de permitir escalabilidade vertical, dá alto desempenho
  • 61. Uso de threads, múltiplas instâncias de serviço – escala verticalmente (máquinas multiprocessadas ou com múltiplos cores). Atenção para afinidades de processamento
  • 62. Processos de distribuição de carga (Balanceamento de carga) permitem a implementação da escalabilidade horizontal
  • 63. Atenção com banco de dados na arquitetura distribuída.</li></ul>Fonte: Marcio Castro, CTO BM&amp;FBOVESPA, 4/3/2011<br />
  • 64. aplicações<br />Comunicação entre processos<br /><ul><li>Memória compartilhada – bom desempenho, mas limita escalabilidade horizontal
  • 65. Webservices (SOA) – excelente arquitetura, mas com performance limitada – ideal para produtividade em sistemas específicos que não requeiram alto desempenho
  • 66. Nada mais rápido que comunicação TCP/IP (sockets) ou Multicast para difusão
  • 67. Para comunicação TCP/IP considerar middleware como MS-MQ, WebSphere MQ. Idealmente um middleware de alto desempenho como TIBCO ou IBM WebSphere MQ LowLatencyMessaging
  • 68. Comunicação pura TCP/IP por socket, com protocolo binário, é o que apresenta melhor desempenho, mas há que se considerar (i) o padrão da mensageria e (ii) o protocolo de sessão
  • 69. Utilização de padrões, como o FIX, para produtividade. Para aplicações que necessitam alto desempenho, evitar o XML
  • 70. Considerar FIX FAST para performance na difusão</li></ul>Fonte: Marcio Castro, CTO BM&amp;FBOVESPA, 4/3/2011<br />
  • 71. Protocolos - tcp<br />O retorno ao máximo pode levar bastante tempo!<br />TCP<br />Perda de pacotes<br />Perda de pacotes<br />Perda de pacotes<br />Perda de pacotes<br />cwnd<br />Tempo (RTT)<br />Slow start<br />Congestion avoidance<br />
  • 72. Porque monitorar no µs?<br />Um microburst de 50 µS no Data Center podeintroduzirpicos de latênciamaioresque 50 ms mesmoque a utilizaçãosejamenorque 2%<br />Visão legada<br />Velocidade do Link<br />Visão de 1 segundo<br />Visão de 5 minutos<br />Rede ok?<br />Data Center<br />Aplicação<br />Impactada<br />Visão de 5 milissegundos <br />Velocidade do Link<br />NecessárioAjuste<br />Data Center<br />Aplicação<br />Impactada<br />CongestionamentoDinâmico – Perda de pacotes e delay intermitentes<br />
  • 73. microburst<br /><ul><li>Microbursts são os picos de tráfego de menos de 1 segundo
  • 74. Microbursts podem perturbar seriamente o fluxo de streaming de aplicações críticas como IP Multicast, e porque eles acontecem em um curto espaço de tempo, são muitas vezes difíceis de isolar</li></li></ul><li>microburst<br />Granularidade de sub-segundo<br />Microburst Event<br />
  • 75. Monitoração<br />A necessidade por informações precisas de monitoração exige que sejam instalados sensores em todos os segmentos de rede por onde trafegam as aplicações<br />VLAN<br />VLAN<br />VLAN<br />WAN<br />PROBES 1G/10G<br />APLICAÇÃO<br />MONITORAÇÃO<br />
  • 76. Monitoração sem adição de latência<br />Situação 1 : Dispositivo copia o pacote para uma outra porta<br />Pontos de Atenção:<br /><ul><li>Introduz latência
  • 77. Limitações no hardware fazem com que a solução não escale</li></ul>MONITORAÇÃO<br />Situação 2: Monitoração fica em linha<br />Pontos de Atenção:<br /><ul><li>Introduz latência
  • 78. Limitações fazem com que a solução não escale
  • 79. Indisponibilidade da monitoração também indisponibiliza conectividade</li></ul>MONITORAÇÃO<br />Situação 3: Dispositivo (TAP) coleta e envia os dados para a monitoração<br />Pontos de Atenção:<br /><ul><li>Não Introduz latência
  • 80. Em caso de falha não há indisponibilidade de conectividade
  • 81. Opção de cobre e óptico</li></ul>TAP<br />MONITORAÇÃO<br />
  • 82. Monitoração<br />Trader FIX Gateway Smart Order Router<br />Buy NTCT !<br />Exchange 1<br />Exchange 2<br />Exchange 3<br />xxx.xxx.xxx.0/24<br />xxx.xxx.xxx.0/24<br />xxx.xxx.xxx.0/24<br />FIX Protocol<br />Different application protocols<br />10.25.12.0/24<br />FIX Protocol<br />192.168.1.0/24<br />29West / LBM Protocol<br />Total Latency<br />22.6 msec<br />Latency Breakout<br />3.8 msec<br />0.1 msec<br />1.2 msec<br />12.3 msec<br />0.2 msec<br />
  • 83. Onde focar esforços?<br />OU<br />AQUI?<br />AQUI?<br />
  • 84. Quanto custa cada microssegundo?<br /><ul><li>Depende dos objetivos e estratégias
  • 85. Faz mais sentido atacar o problema maior primeiro (aplicação), contudo pode ser muito mais caro e demorado
  • 86. Microssegundos reduzidos com arquitetura e dispositivos de rede podem ser mais baratos e rápido de implementar
  • 87. Não há uma receita, cada caso é um caso e merece uma análise cuidadosa</li></li></ul><li>No freelunch<br /><ul><li>Eletronificação do mercado é baseado em tecnologia de ponta
  • 88. Altos volumes e redução de latência exigem soluções cada vez mais sofisticadas
  • 89. Gerenciamento e monitoração não é uma opção – você só controla o que você conhece!
  • 90. Nos próximos anos haverá uma forte onda de investimentos no mercado (Bolsa, participantes, vendors, software houses, etc.)</li></ul>DESAFIO<br />Alinhar as demandas de negócios com os investimentos em tecnologia<br />
  • 91. Sucesso = Σ de variáveis<br />
  • 92. Perguntas?<br />obrigado<br />

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