[发明专利]一种低延迟通讯系统

说明书

本发明公开了一种低延迟通讯系统，能够在无需额外采购网络硬件的条件下，有效降低金融衍生品交易系统中的系统延迟问题，且使用简单。其技术方案为：系统包括API接口管理模块、信息交互管理模块、策略管理模块、描述符管理模块和数据收发模块，其中API接口管理模块用于向用户应用程序提供数据收发接口；信息交互管理模块用于管理不同进程之间的通信机制；策略管理模块用于维护数据分发策略方法；描述符管理模块用于管理所有用户进程所申请的描述符；数据收发模块用于通过描述符在用户层、内核和网卡之间的数据收发。

技术领域

本发明涉及金融期货领域中的技术，尤其涉及基于数据层开发工具包(DPDK，DatePlane Development Kit)的低延迟通讯系统。

背景技术

近年来，随着金融衍生品品种的丰富壮大和金融知识的传播，越来越多的投资者参与到了金融衍生品交易中来。为了满足广大投资者的需求，规范不同交易所之间的系统接口，2005年国际金融信息交换组织(FIX Protocol Limited简称FPL)提出了基于减少带宽使用率的FAST编码方法。为了提高交易系统吞吐量，降低交易延迟，2013年FPL组织又提出了符合FIX规范的简单二进制编码方法，简称SBE。简单二进制编码方法的主要思想是通过在应用层对业务数据进行快速编解码，从而达到降低应用程序处理延迟的目的。然而，这一方法仅仅只是在应用层降低了数据处理延迟，并没有解决网络层带来的系统延迟开销。

为了解决这一问题，美国Solarflare公司研发了一系列定制的低延迟通讯网卡和Onload程序套件。其主要方法是通过内核旁路的方式实现网络数据包从网卡到用户态的直接交互，从而达到降低操作系统延迟的目的。然而，该方案的采用必须购买Solarflare专用网卡。相比于目前市场上广泛使用的Intel网卡，这不仅增加了额外的成本开销，而且需要经过大量的稳定性测试。

2010年Intel提出了数据层开发工具包(Date Plane Development Kit，简称DPDK)，其主要思想也是通过内核旁路的方式在用户层直接处理网卡数据，从而达到降低网络层延迟的目的。然而，一方面该方案会造成网卡独占，也就是说操作系统将不能再访问被DPDK占用的网卡；另一方面，该方案只是提供了一个网卡数据包的接收和发送接口，并没有提供完整的网络协议栈，例如UDP、TCP协议的处理。同时对用户程序多进程多线程的支持较差，从而导致现有的用户程序，必须经过大幅修改才能使用该方案。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种低延迟通讯系统，能够在无需额外采购网络硬件的条件下，有效降低金融衍生品交易系统中的系统延迟问题，且使用简单。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种低延迟通讯系统，包括API接口管理模块、信息交互管理模块、策略管理模块、描述符管理模块和数据收发模块，其中：

API接口管理模块，用于向用户应用程序提供数据收发接口；

信息交互管理模块，用于管理不同进程之间的通信机制；

策略管理模块，用于维护数据分发策略方法；

描述符管理模块，用于管理所有用户进程所申请的描述符；

数据收发模块，用于通过描述符在用户层、内核和网卡之间的数据收发。

根据本发明的低延迟通讯系统的一实施例，API接口管理模块提供发送、接收、描述符申请、描述符释放四个API接口，其中描述符申请的信息包括源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号，以及数据类型。