变革前夜的券商集中交易系统
行业深度系列
— 作者：李沐华 —
1. 券商交易系统是证券公司的IT核心之一
1.1. 券商交易系统的核心是数据库和报盘系统
经纪业务是券商核心业务之一，交易系统直接影响经纪业务竞争力。证券经纪业务是指证券公司通过其设立的证券营业部，接受客户委托，按照客户要求，代理客户买卖证券的业务。对于证券公司而言，早期经纪业务收入占总收入的比例都很高，尽管近年来收入占比不断下降，但依然是证券公司收入核心组成部分之一，以中信证券为例，2020年经纪业务收入占比为26.5%。在竞争激烈的券商行业，证券公司交易系统对海量并发交易请求的响应能力（速度和稳定性）在很大程度上决定了证券公司的用户粘性。
交易系统包括核心服务器、数据库、应用服务器以及报盘程序和报盘系统。柜台交易系统有两个核心功能：一、客户帐簿功能，记录了完整的会计帐簿信息。二、交易数据路由功能，就是在实时交易过程中如何保证快速的将客户的买卖委托准确的发往正确的位置。柜台系统的核心服务器一般是性能较高的小型机，这些服务器一般都运行Oracle数据库，数据库内是由恒生、金证等公司设计的数百张数据表格（客户信息表、资金账号表、资金余额表、资金变动表、股票余额表、股份变动表等等）。数据库系统就是不断的对这几百个数据表利用数千个不同的业务行为不停查询和更新，实现对交易行为的记录，这个过程实现账簿功能。报盘程序以毫秒为量级扫描Oracle数据库中的entrust表，一旦发现新委托，马上取出，写入交易所的接口表中。交易所的报盘程序也在不停的扫描这个接口表，一旦发现新委托，马上通过DDN专线发给交易所通信中心，直到交易所主机，这个过程实现交易数据路由功能。
1.2. 发展史：从分散到集中
在中国证券市场发展初期，交易系统分散在各个营业部。在上世纪90年代证券市场发展初期，证券经纪业务以营业部为单位开展，每家营业部都有自己的证券交易系统，单独保存自己的业务数据。也就是说每个营业部有自己独立的柜台服务器，电话委托、网上委托、银证转帐等业务都是营业部单独开展。粗放的管理模式带来了巨大的业务隐患，出现了诸如修改客户结算数据、挪用客户保证金、伪造客户交易指令等风险事件。
2005年左右集中交易系统开始逐渐登上历史舞台。经过整改以后，证券公司开始采用集中交易系统，由技术部门统一运营管理，所以柜台交易系统也可以叫做集中交易系统。集中交易系统在设计时，必须要满足以下特性：极强的稳定性和高可用性，尤其是在交易时段的高可用性；有竞争力的性能指标，保障客户的交易指令能快速到达交易所；主要业务都在开盘时间内集中处理，因此需要有足够的系统容量，并能随着业务规模的扩大灵活扩容。
以恒生电子UF2.0为例，2008年起，诸如华泰证券等大型券商由于以散户为主，客户量大增，对原有集中交易系统造成较大压力，产生了对高性能、可扩展、高吞吐量的需求。原有的集中交易系统一般分为三层结构（终端+中间件+数据库），UF2.0提出了四层结构，将中间件拆分为逻辑层和原子层，将一部分的计算放到逻辑和原子层来完成，以分担数据库压力，并且引入多交易中心，可并行扩展。UF2.0采用“大管理、小交易”的松耦合结构，各个系统之间尽量解耦，不同系统升级扩展和原来系统关联度不大，能支持千万级的客户容量和并行扩展。
1.3. 存量市场成熟，站在变革前夜
存量集中交易系统完全更新换代，市场空间超过十亿元。目前证监会备案的券商共123家，其中有经纪业务牌照的大约100家。按照新建集中交易系统1000万元单价计算（不同券商投入差距比较大），市场规模大概10亿元。当然，除了交易系统以外，又衍生出了很多证券IT的新产品，比如极速交易系统，公募投顾模块等等，但是核心仍然是集中交易系统。
因为交易系统是券商开展经纪业务最基本的系统，所以渗透率基本100%，增长依赖于更新换代和新增券商的部署。每一家新获得经纪业务牌照的券商都需要部署交易系统，因此必然是新增一家渗透一家，增速取决于牌照发放速度。再一次大规模增长依赖于技术革新，我们认为，当下已经站在了更新换代的起点上。例如恒生电子UF2.0从2008年左右开始部署，已经过去了十余年时间，整个证券行业却在日新月异的发展，我们认为大的变革即将到来。
1.4. 竞争格局：头部集中
目前中国券商交易系统参与建设者主要是恒生电子、金证股份、顶点软件等，集中度较高。因为金融IT行业的特殊性，使得这个行业头部集中的效应尤其明显。首先，金融行业对于IT系统的稳定性和性能有很高的要求，行业头部公司能够投入更多的研发资源，提升自身技术实力，获得更多市场份额，形成正循环；其次，系统宕机将引发严重后果，因此客户在做更换系统的决策时往往十分谨慎，以免在换系统过程中引发事故，所以客户粘性很强。在这种情况下，就很容易形成强者恒强的局面。根据各公司公告，恒生电子、金证股份、顶点软件等公司占据行业领先地位。
2. 新一代交易系统特点：分布式+国产化
2.1. 分布式技术可以降低时延和成本
近15年来，整个行业的交易体系在技术架构与应用场景上并没有太大的改变与提升，传统的大集中式交易系统面对高并发、大容量、专业化的市场需求，已难以承受。
过去所有性能和高可用都要依赖底层数据库，成本高而且性能存在瓶颈。从前文可以看到，集中交易系统软件部分的核心就是底层数据库加上报盘系统，硬件部分需要依赖IBM小机。整个成本非常高，Oracle数据库和小机这种系统非常笨重，一个节点要三五百台服务器，只能容纳三五百万客户。分布式转型就是把数据迁移到普通X86服务器上面，性能保障就是依靠分布式技术，每个服务器上面跑一个实例，超过50%的投票就认为是可靠的。分布式技术能够降低时延，可以采用MySQL数据库，未来会迁移到分布式数据库，但是在这个体系里面数据库已经不是关键部件了。为什么数据库以前是核心，这是上一代的技术架构决定的，万一设备坏了要靠数据库本身的高可用机制解决。现在通过分布式技术把它从核心部件中剔除出去了，以往的小机、数据库在分布式架构里面已经不是最核心的了。
恒生电子新推出的一站式经纪业务平台UF3.0基于分布式技术打造，阿里云和Oceanbase参与研发。作为证券公司新一代核心业务系统，UF3.0的设计原则是“以用户为中心”，形成包括用户、账户、资金、认证、经营管理等六大业务中心，具备微服务、云原生的领先技术架构。UF3.0是基于恒生分布式技术平台JRES3.0开发的。2020年9月23日，阿里云、OceanBase参与构建的恒生电子新一代证券分布式核心交易系统UF3.0在联合压测中表现出色，每秒交易委托次数创下行业纪录，达到37.9万笔，是现有交易峰值的10倍以上。通过部署这一整套分布式解决方案，单一券商将拥有服务1亿以上股民的能力。2021年1月31号，UF3.0在招商证券300+全营业部上线，覆盖融资融券、股权期权、理财等重点业务，标志着券商交易系统转型升级的开始。
华锐金融推出分布式系统基础平台，在此基础上推出了自己的新一代交易系统。AMI（Archforce Message Interconnection）是华锐金融技术自主研发的，低延迟、高吞吐、高可靠、高可用、松耦合、可扩展全栈解决方案的分布式系统基础平台。在逻辑关系上可将AMI看作一条消息总线，不同的业务消息在总线上传输并按照主题进行路由，不同的分布式应通过标准的API接入总线进行消息收发，并可以在总线上动态插拔。基于AMI平台构建的不同业务功能的分布式应用，只需将这些分布式应用挂接到同一AMI总线上，即可构建出一套高性能、高可用、可扩展的分布式业务系统或业务平台。国泰君安证券与华锐金融合作的新一代交易系统预计在2021年6月份上线。
2.2. 金融机构核心系统国产化逐步落地
交易系统国产化的核心是数据库的替代。因为金融IT对于信息系统稳定性和结果一致性的要求，数据库的国产化是难度最大的，此前金融机构的数据库普遍采用Oracle，交易系统也不例外，所以交易系统的国产化首先就要对Oracle数据库进行替代。
顶点软件与东吴证券合作的A5系统率先在业内进行了国产化探索。二十多年前，顶点软件从率先将国外关系型数据库SYBASE、C/S架构引入国内市场，近期推出了基于自主研发的飞驰内存数据库HyperDB与创新分布式架构的国产化核心交易系统，在实现去“O”、核心技术自主可控上迈出了重要的一步。A5是行业内首家基于分布式全内存大容量的核心交易系统，打破了二十多年对国外数据库的依赖，实现了核心数据库与中间件技术的自主可控，标志着我国在去IOE战略上的突破，为我国信息技术安全踏出了成功之道。A5还有一个重要特点是实现了交易的普惠化，东吴证券所有的投资者都享受到了快速交易，提升了客户的交易体验。A5的研发分为三个阶段，阶段一：开源数据库实现持久化。阶段二：AB角方式增加国产数据库同步运行。阶段三：国产数据库升级为A5系统主数据库。目前处于第一阶段，已经是业内领先水平。
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