MEMX : une bourse déterministe transforme les transactions

L'extrême densité de la plateforme Penguin Computing et les performances de la technologie Intel® HPC minimisent la latence et le jitter.

En bref :

  • MEMX est une nouvelle bourse de valeurs détenue par ses membres et créée pour concurrencer le marché.

  • MEMX cherche à développer son avantage concurrentiel par le biais de son ingénierie solide, de sa longue expérience et de l'application de technologies avancées, avec notamment une plateforme d'échange aux performances optimisées fournie par Penguin Computing et basée sur les processeurs Intel® Xeon® Scalable de 2ᵉ génération et la mémoire persistante Intel® Optane™.

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Synthèse

MEMX est une nouveau marché boursier détenu par ses membres et initialement fondé en 2019 par neuf sociétés : Bank of America, Merrill Lynch, Fidelity Investments, Morgan Stanley, UBS, Charles Schwab, TD Ameritrade, Virtu Financial, E*TRADE et Citadel Securities. Selon Jonathan Kellner, son PDG, MEMX a été créé pour booster la concurrence et poursuivre trois buts : réduire les frais, donner à ses membres plus de poids dans le dialogue et les décisions du marché, et encourager l'innovation.

Pour pénétrer un marché où les échanges établis sont importants et omniprésents, il faut disposer d'un solide avantage concurrentiel. MEMX s'appuie sur une ingénierie solide, une longue expérience et l'application des technologies avancées Intel HPC et autres. Ces technologies comprennent une plateforme d'échange aux performances optimisées, fournie par Penguin Computing, et utilisent des processeurs Intel® Xeon® Gold de 2ᵉ génération, des cartes serveurs Intel®, des unités de stockage SSD Intel® et la mémoire persistante Intel® Optane™.

Défi

L'idée selon laquelle « le temps est de l'argent » est prépondérante dans le commerce des actions et des matières premières. Dans le cadre de transactions initiées par les utilisateurs puis réalisées par les ordinateurs, les logiciels et les réseaux, la valeur se mesure en nanosecondes et les traders ont du mal à suivre le rythme. C'est la raison pour laquelle ils s'intéressent à la prévisibilité du marché avec lequel ils interagissent.

Plusieurs caractéristiques peuvent affecter cette prévisibilité, ou ce déterminisme. Les enjeux principaux sont les suivants :

  • La latence et le jitter du matériel, y compris les performances des processeurs, de la mémoire, du stockage et du réseau.
  • Les performances des logiciels liés à l'entrée des ordres, à la correspondance et à la distribution des données du marché.
  • Les pratiques opérationnelles de la société boursière elle-même.

La nécessité du déterminisme

Selon Dom Paniscotti, directeur technique de MEMX, le comportement déterministe est une préoccupation relativement récente.

« Il y a dix ou quinze ans, explique M. Paniscotti, les systèmes de négociation exécutaient les ordres en quelques centaines de microsecondes, voire quelques dizaines de millisecondes. À l'époque, peu d'importance était accordée au jitter ou au déterminisme, car le temps global d'exécution des ordres dépassait de loin le jitter du système. Par la suite, les latences des infrastructures et des logiciels ont diminué et le jitter est devenu plus important. Les traders plaçaient des ordres avant leurs homologues, mais se rendaient compte que ces ordres étaient exécutés plus tard que prévu. Le secteur s'est donc concentré sur la réduction du jitter plutôt que sur la réduction de la latence. »

Selon Dom Paniscotti, de nombreuses technologies ont été introduites pour réduire la latence et le jitter. Des commutateurs plus rapides, à faible latence et sans coupure ont été déployés. Les architectures de réseau ont été modifiées pour réduire le nombre de commutateurs utilisés. Le stockage est passé des disques rotatifs aux unités de stockage SSD. Les piles réseau des serveurs ont été migrées de l'espace du noyau vers l'espace utilisateur. Le calcul a été migré du logiciel vers le matériel. Pendant ce temps, le trafic des ordres et la bande passante des données du marché ont augmenté.

Le déterminisme est essentiel, car il permet de renforcer la confiance entre la bourse et les traders. Les courtiers recherchent la meilleure exécution possible, avec des relations qui offrent non seulement une exécution rapide, mais aussi cohérente.

« Nos clients finaux recherchent un système aussi déterministe que possible », conclut-il.

MEMX s'efforce d'offrir des échanges prévisibles au marché, grâce à un traitement des ordres simplifié et une nouvelle plateforme technologique d'échange conçue pour le déterminisme.

Solution

Si l'architecture et la technologie sont des éléments essentiels de la solution MEMX, l'optimisation de l'efficacité des opérations a également une incidence sur le déterminisme. Comme toutes les opérations commerciales, les processus sont conçus en fonction des technologies et des exigences du moment. Lorsque les technologies progressent, les processus sont souvent à la traîne, ou doivent faire l'objet d'une rétrocompatibilité pour satisfaire aux exigences de l'entreprise ou du secteur. MEMX a relevé ces défis dès le début.

« Nous avons examiné les défis commerciaux qui existent dans ce secteur et qui sont à l'origine du non-déterminisme », explique Thomas Fay, DOP de MEMX. « Nous avons cherché à comprendre pourquoi c'était le cas. Pourquoi ce processus ou cette règle d'échange sont-ils ainsi ? Est-ce en raison de la structure du marché, d'un appareil réglementaire, ou est-ce simplement un vestige d'une certaine dette technique ? Cela nous a permis de revoir l'ensemble du modèle commercial et de la pile technologique, et de réduire considérablement les aspects opérationnels afin d'éliminer les fonctions à l'origine de retards. »

Au final, MEMX a créé une entreprise efficace et réactive. Mais ses choix technologiques constituent également la base d'un échange déterministe.

Le développement d'une toute nouvelle plateforme boursière

Le secteur des services financiers (FSI) adopte souvent les nouvelles technologies très tôt. Les entreprises mettent à niveau des aspects critiques de leurs échanges, en intégrant des processeurs, une mémoire et des réseaux plus rapides, afin de réduire la latence et le jitter. De nombreux systèmes FSI sont toutefois trop volumineux et complexes pour permettre une mise à niveau technologique globale, et les anciennes technologies perdurent. Cette dette technique peut s'accumuler et impacter l'innovation et l'efficacité opérationnelle.

« Le secteur technologique a récemment connu un cycle d'innovation rapide, offrant ainsi de nouveaux paradigmes et de nouvelles capacités qui peuvent transformer de manière significative les services IT », déclare Jonathan Kellner, le PDG de l'entreprise. « Simultanément, l'accent mis sur l'architecture et les stratégies de conception équilibrées passe du calcul aux données. »

Les données motivent les décisions et les actions, et les échanges traitent énormément de données en temps réel. Cependant, à mesure que le marché adopte de nouvelles technologies et architectures par le biais de mises à niveau, la dette technique complique le réglage minutieux des systèmes pour tirer le meilleur parti des dernières technologies.

Nous avons choisi Penguin Computing parce que c'est une entreprise flexible. Nous avions besoin de travailler avec un fournisseur qui pouvait non seulement développer une plateforme hautement personnalisée, mais aussi être un véritable partenaire technologique pour nous aider à relever les nombreux défis technologiques, techniques et logistiques auxquels nous étions confrontés. —Dom Paniscotti, DOP, MEMX

Sans la présence d'une dette technologique entravant ses décisions, MEMX a pu démarré une conception entièrement nouvelle. Les architectes IT de l'entreprise ont pu porter un nouveau regard sur le fonctionnement des bourses et des marchés. Ils ont examiné le flux et l'emplacement des données, les tendances et les densités de trafic, les processus, etc., avant d'exploiter les meilleures technologies de pointe disponibles. Ils ont identifié et résolu les problèmes liés à l'efficacité et à la disponibilité des données grâce aux innovations de sociétés technologiques de premier plan, telles qu'Intel et Penguin Computing. Ils ont tiré parti des capacités modernes, et notamment d'une infrastructure Cloud sécurisée. Ainsi, ils ont pu créer une plateforme de négociation hautement prévisible, à la fois évolutive et flexible.

« Nous avons choisi Penguin Computing parce que c'est une entreprise agile », explique Dom Paniscotti. « Nous avions besoin de travailler avec un fournisseur qui pouvait non seulement développer une plateforme hautement personnalisée, mais aussi être un véritable partenaire technologique pour nous aider à relever les nombreux défis technologiques, techniques et logistiques auxquels nous étions confrontés. Nous bénéficions de liens étroits avec Intel, Penguin Computing, et d'autres. Toutes ces entreprises nous accompagnent et nous fournissent un aperçu de leurs feuilles de route. Cela nous permet de déployer une plateforme véritablement personnalisée, optimisée pour nos charges de travail, et d'offrir une véritable valeur ajoutée à nos clients. »

La plateforme MEMX

La bourse MEMX repose sur la plateforme nouvelle génération Tundra ES, de Penguin Computing. La plateforme intègre des cartes serveur Intel, des processeurs Intel Xeon Gold de 2ᵉ génération, des unités de stockage SSD Intel série DC et la mémoire persistante Intel Optane. Les racks Tundra ES s'appuient sur OCP (Open Compute Project) et offrent une densité extrêmement élevée, avec plus de 75 nœuds dans un seul rack OCP.

« Nous avons demandé les technologies les plus récentes et les plus avancées dans une plateforme à haute densité », explique Dom Paniscotti. « Avec cette conception, nous avons une densité cinq à dix fois supérieure à ce que nous aurions pu construire avec des serveurs 1U. Ainsi, avec OCP, l'ensemble de la bourse fonctionne à partir d'un seul rack ».

Le fait de se servir d'un seul rack à haut rendement signifie qu'il y a moins de commutateurs et de sauts entre les terminaux, ce qui minimise les points de latence et de défaillance. Le système fonctionne sur une version simplifiée du système d'exploitation Linux, ce qui garantit un comportement hautement stable et déterministe.

« Nous évaluons en permanence la vitesse, le jitter, l'espace et la puissance de nos systèmes et nous recherchons des solutions permettant de maximiser la vitesse tout en minimisant les autres facteurs », continue Dom Paniscotti. « Les ingénieurs seniors d'Intel avec lesquels nous travaillons nous recommandent des nouvelles technologies adaptées à nos besoins. La mémoire persistante Intel Optane en est un exemple. »

Optimisation des performances boursières

L'un des principaux défis du marché est la latence qui survient lorsque les transactions doivent attendre que les données soient copiées de la mémoire du système au stockage permanent pour être terminées. Avec les débits de messages actuels, les disques rotatifs et même les unités de stockage SSD créent des goulots d'étranglement, en raison du croisement des informations entre le bus mémoire et le bus PCIe ou le réseau de stockage. La latence et le jitter ainsi produits entraînent une perte de temps précieux.

Le système de MEMX intègre une mémoire persistante Intel Optane de haute capacité et de haute performance configurée en mode App Direct. Avec le mode App Direct, les applications peuvent utiliser cette mémoire comme un stockage persistant et extrêmement rapide. Avant d'être copiées sur disque, les transactions sont exécutées et écrites en toute sécurité dans la mémoire persistante Intel Optane à la vitesse du bus mémoire, afin d'offrir une protection contre les pertes de données et d'activités en cas de panne. La rapidité et la persévérance ainsi obtenues éliminent les retards au niveau des transactions.

« La mémoire persistante Intel Optane est l'avenir du stockage », déclare Dom Paniscotti. « Chez MEMX, nous sommes en mesure de tirer parti de ses performances pour réduire la latence de l'ensemble de l'infrastructure ».

Le choix des processeurs permet d'optimiser les performances en fonction du profil des charges de travail liées aux opérations d'achats et de ventes. Ce système repose sur des processeurs Intel Xeon à fréquence d'horloge élevée pour les activités prioritaires, et sur des processeurs Intel Xeon avec de nombreux cœurs pour les charges de travail hautement parallélisées.

Résultat

En créant un nouveau concept de bourse avec les technologies les plus récentes et les plus avancées disponibles, MEMX arrive sur le marché avec des atouts concurrentiels de taille. Sa plateforme déterministe lui permettra de réduire les coûts et d'attirer les clients. En choisissant la plateforme Tundra ES à très haute densité de Penguin Computing et en s'alignant sur l'architecture Intel, MEMX peut exploiter un système haute performance à un coût inférieur à celui des approches traditionnelles des infrastructures boursières. Grâce à une architecture informatique homogène, la reprise après sinistre est transparente et le remplacement des services est rapide. Cette approche crée une infrastructure sans point de défaillance unique, conçue pour réduire le coût de possession en diminuant l'encombrement, la consommation d'énergie et de refroidissement, et améliorer la disponibilité. De plus, son utilisation d'un seul rack et d'une solution de refroidissement en boucle fermée ont permis de réduire considérablement le matériel de mise en réseau, le câblage et les besoins en énergie, ce qui permet d'économiser des dizaines de kVA en puissance.

MEMX équilibre l'architecture avec un système d'exploitation simplifié, un choix intelligent de processeurs, des mémoires volatiles et persistantes et des SSD pour centre de données aux performances élevées dans une plateforme haute densité. La société peut ainsi constamment fournir à ses clients une plateforme prévisible, sur laquelle ils peuvent exécuter leurs transactions au meilleur coût possible.

« L'ensemble du système est optimisé et équilibré pour assurer la vitesse et la stabilité de toute l'architecture, de la cotation au moteur d'appariement, en passant par l'exécution des transactions et l'élimination de la latence lors du transfert des données sur la plateforme et dans le Cloud », conclut Jonathan Kellner.

À propos de Penguin Computing

Penguin Computing, une filiale de SMART Global Holdings, défie le statu quo dans les domaines de l'analytique et de l'intelligence artificielle, du calcul intensif, des données et du Cloud. Nous nous appuyons sur des décennies d'expérience et d'expertise approfondies et étendues pour fournir des plateformes entièrement packagées, testées et prises en charge qui simplifient les technologies émergentes requises pour les charges de travail modernes les plus critiques et les plus exigeantes.

Synthèse de la solution

La solution Members Exchange a été conçue pour maximiser le déterminisme tout en minimisant la latence et le jitter. Avec du matériel développé par Penguin Computing sur sa plateforme Tundra ES, la bourse intègre des technologies avancées d'Intel et d'autres fournisseurs. Ces technologies comprennent les cartes pour serveurs Intel, les processeurs Intel Xeon Gold de 2e génération, la mémoire persistante Intel Optane, les unités de stockage SSD Intel série DC et des réseaux à haut débit et faible latence.

  • Processeur Intel Xeon Gold Scalable de 2ᵉ génération
  • Cartes mères Intel pour serveurs
  • Mémoire persistante Intel® Optane™
  • Unités de stockage SSD Intel DC