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金融交易场景超低时延网络,DPU卡实现端到端时延低于1.2us | 创新场景

本项目旨在解决金融核心交易节点中传输慢、时延高、无法自主可控等问题,通过引入国产低时延网络DPU卡进行升级改造,为金融核心交易提供高性能、高并发、高可靠、超低时延的网络环境。 本项目基于中科驭数自主研发并量产的低时延网络DPU卡,在金融核心交易节点构建超低时延网络,打通网卡与CPU之间的数据传输瓶颈,降低PCIe数据穿透时延,单向穿透时延低于300ns,1/2 RTT回环时延低于1.2us,网络抖动小于20ns,优于国外同类竞品的水平。实现金融核心交易节点的网络升级、国产替代、性能提升。 本项目的经验成果,可推广到其他领域,应用于5G与边缘计算、数据中心等泛行业通用低延迟网络场景。

场景描述

在金融核心交易领域,时延关乎收益,更低的网络时延,可以获得更好的投资收益。低时延网络领域,国外已经有了成熟的解决方案,通常是采用Solarflare、Cisco、Mellanox等公司的网卡产品。近年来,国际环境频繁变动带来了供应不稳定、供货周期较长的问题,金融行业国产化率要求2027年实现全面国产化,国内金融核心交易节点的网络亟待升级改造,金融领域对国产高性能、低时延网络产品方案有着迫切的需求。

金融核心交易节点的网络存在以下4个突出问题,也是众多金融客户亟待解决的痛点难题:

①核心交易尚不能自主可控:金融信创全面提速,向纵深推进,2023年起金融核心业务系统需要向信创迁移,亟需满足自主可控要求;

②软件加速方案遭遇性能瓶颈:证券交易对网络时延的需求提升到2微秒以下,现阶段纯软件的加速方案难以提升时延性能;

③供应链风险:国际环境频繁变动,国外厂商供应不稳定、供货周期较长,低时延网络设备存在被“卡脖子”风险;

④生态适配不足:国外厂商设备与国产服务器及软件生态适配不充分,性能调优不足,难以发挥硬件的极致性能。

解决方案

本项目是基于自主研发并量产的低时延网络DPU卡SWIFT-2200N和超低时延数据处理开发平台SWIFT-NDPP,在金融核心交易节点构建超低时延网络,在系统层,兼容麒麟、统信、中科方德等国产操作系统,在应用层,广泛适配恒生、金证、顶点、金仕达、华锐、宽睿、易达等多家国内金融软件厂商(ISV)的交易系统,并在全信创环境和模拟业务冲击等多种复杂极端场景下,深度性能测试和软硬件性能调优,从而实现金融核心交易节点网络的升级改造,支持金融核心交易业务从底层硬件到上层软件,向全信创平台迁移,同时还能获取媲美非信创的时延性能。

主要表现在以下4个方面:(1)基于DPU的软硬异构加速设计;(2)超低时延DPU产品应用;(3)时延性能达到国际领先水平;(4)赋能金融核心交易。

本项目通过低时延网络DPU卡实现网络功能的硬件模块化,并优化MAC控制模块和PCS模块,极大程度的降低MAC的收发延迟,实现网络接口与用户业务逻辑之间的超低时延连接;运用业界领先极速交互DMA技术,DMA过程化繁就简,内存访问零拷贝,打通网卡与CPU之间的数据传输瓶颈,大幅度降低PCIe数据穿透时延,单向穿透时延低于300ns,1/2 RTT回环时延低于1.2us,网络抖动小于20ns,已优于国外同类标杆产品的水平。

成效

(1)产业效益

在过去的5年中,中科驭数与多家合作伙伴深耕低时延网络应用场景,推出了“思威SWIFT”系列的低延迟网络DPU卡,助力多家金融客户成功完成了国产替代和技术升级。以低延时网络技术为核心内容,承担了上交所《基于中科驭数NOE技术的证券领域超低时延智能网卡设计》、《分布式证券交易系统可靠组播平台化硬件实现》等研究项目,获得了证券期货信创联盟最具前瞻价值奖;围绕低时延技术打造的SWIFT-2200N低时延网络DPU卡,通过了业内权威机构的认证评测,成为首款通过中国信通院和金融信创生态实验室认证的低时延网络DPU卡 ,也是唯一通过北京市政府新技术新产品认定的DPU产品,截至2024年一季度,低时延网络产品线已累计出货数千套,成为了国内名副其实的标杆产品;低时延技术和产品在落地应用方面,也取得市场和客户的一致认可,“中科驭数携手光大证券打造核心交易中超低时延网络的应用”获评2022年度中国SDN、NFV、网络AI优秀案例创新实践案例。

本项目在低时延技术方向取得了显著突破,端到端回环时延1/2 RTT指标低于1.2us,优于Solaflare和Exablaze。超低时延DPU卡的硬件固件版本、软件驱动和源码完全实现自主研发,时延性能达到甚至超过国外同类竞品水平,各项功能稳定完善,满足量产要求,并在国内实现量产,能够对市场大批量交付。

(2)社会效益

本项目率先在北交所、头部券商、私募机构在内的多家金融机构(展开应用,间接服务了上千中小公司,支撑了数百亿日交易量,为行业的核心企业创新发展助力。

项目已配合生态链上下游企业开展生态适配工作,广泛适配国内主流CPU如华为鲲鹏CPU、海光、飞腾、龙芯,和国产操作系统如麒麟KylinOS,统信UOS,欧拉EulerOS,满足金融领域信创要求,打造完善的产品生态适配;同时也联合上下游国产厂商推出针对金融低时延领域软硬一体解决方案,在金融核心交易节点,真正实现网络升级、国产替代、性能提升。

(3)经济效益

2021年中科驭数成为“证券基金行业信息技术应用创新联盟”唯一低时延网络成员单位,在2021年和2022年两年中,取得直接经济效益数千万元。目前产品已在众多金融机构获得广泛应用,显著降低核心交易链路的时延指标,使得核心交易链路具备超低时延、纳秒级抖动、自主可控等特性。未来两年,中科驭数低时延产品方案将作为唯一方案,在证券和期货全行业推广。

本文系作者 中科驭数 授权钛媒体发表,并经钛媒体编辑,转载请注明出处、作者和本文链接
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