某期货机构以超融合构建 CTP 主席期货交易系统云底座（附验证数据）
作者：深耕行业的 SmartX 金融团队 陈俊洁
CTP（Comprehensive Transaction Platform）是国内期货行业主流使用的期货交易系统，能够在帮助期货机构处理日常交易与结算的同时，提供实时的风险监控。作为核心交易系统，CTP 对延迟极为敏感，这就要求 IT 基础架构能够提供高性能、低延迟、高可用的支持。
近期，某期货机构使用 SmartX 超融合开展数据中心云化转型实践，以超融合架构支撑包括 CTP 主席期货交易系统在内的全部业务，并对基于超融合的 CTP 系统开展了一系列性能测试。我们将通过这篇文章，分享客户的转型经验与测试结果，为有需求的读者提供参考。
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项目背景
某期货机构数据中心原使用物理机支撑 CTP 期货交易系统，在开展数据中心异地搬迁过程中，发现传统架构弊病凸显：扩展能力差、物理设备难以调整、存储存在单点故障风险、操作系统版本过低、数据安全风险较高......这些都为数据中心的整体迁移和重新构建带来不小的阻碍。
因此，对于新建机房，客户计划开展 IT 基础架构云化转型，以提升资源交付效率和整体利用率，缩短故障恢复时间，降低运维和管理成本。考虑到超融合已具备成熟的技术栈和广泛的业内应用案例，而 SmartX 超融合在产品能力和金融行业落地经验上均处于业内领先水平，客户最终决定以 SmartX 超融合作为新数据中心云底座，同时通过实际测试验证超融合对 CTP 交易系统的支持能力。
数据中心云化转型实践
项目规划
计算与存储资源转化
资源规划是整个云化转型项目的第一步，我们需要将原先的物理机资源转换为虚拟机配置：
原有配置梳理：梳理原有服务器硬件配置及各模块组件在服务器上的部署方式。
资源规划：考虑到虚拟化环境的资源征用及虚拟化带来的资源开销，计算资源按照原配置的 2 倍资源进行规划，存储资源按照 500G 和 1T 进行规划。
资源汇总：汇总计算资源及存储资源总量。
配置规划：为充分利用服务器资源，内存磁盘均按照满配的方式进行规划。考虑到后期核心业务场景的性能需求，本次规划对服务器硬盘全部采用了全闪磁盘；考虑到故障冗余、未来资源增长需求，折算所需节点数量时也有所预留。最后根据资源总量，结合以上考虑，折算所需节点数量、服务器配置和虚拟机配置。
网络配置转化
网络方面，为实现 CTP 网络系统的高性能、易扩展、易伸缩、容错以及一排座的设计目标，依据系统不同的通讯阶段对各个子网进行物理划分和隔离，总共分出 10 个网络。
注：图片仅选取部分 VM 进行展示，全部网络划分包括：B1.1 交易核心网 1、B1.2 交易核心网 2、B1.3 系统管理网、B2 仲裁网、B3 数据库网、B7 报盘核心网、B8 风控网、S1 交易前置网、S2 报盘前置网、S3 银期前置网。
整体架构
最终，客户使用 SmartX 超融合构建了 4 个集群、15 个节点，承载新建数据中心的所有业务，包括全套 CTP 主席期货交易系统、开发测试和数据库。在整套环境中运行的虚拟机数量超过 200 个，CPU 总共 480 核，内存近 30 TiB，存储空间达 623 TiB。
4 个集群包括 3 个生产集群以及 1 个办公集群，其中生产集群为 4 节点的集群，办公集群为 3 节点的集群。
集群 1 - 核心业务系统：CTP 席期货交易系统及组件 （交易、风控、银期、交易结算）。
集群 2 - 核心业务系统的灾备集群：业务同上。
集群 3 - CTP 外围系统：文华、博易、同花顺、中继、德索 CRM、博易掌厅。
集群 4 - 办公测试系统：文件服务器、OA、CTP 仿真、CTP 测试、办公应用。
可以看到，生产环境中核心交易系统配置了主集群和备集群，这是因为客户希望在应用冗余的基础上，再通过基础架构层面的冗余，进一步保证数据安全和业务的连续性，预防系统层面的风险。由于办公跟生产网络之间存在物理隔离，生产环境的三个集群由统一的 CloudTower 平台进行管理，办公集群则进行单独管理。
以上 4 个集群，SmartX 仅用时两天就完成了部署与交付，进一步体现了超融合架构的敏捷、快速交付能力。
SmartX 超融合支持 CTP 交易系统能力验证
测试场景
为了验证 SmartX 超融合对 CTP 主席期货交易系统的支持能力，客户通过以下 4 个场景进行了性能测试：
常规压力测试：在常规业务量情况下观察系统运行表现。
大压力场景测试：在大量业务压力的情况下观察 CTP 系统运行表现。
冗余场景测试：包含业务系统冗余、硬件冗余、网络冗余等方面的验证。
CTP 穿透延迟场景测试：验证 CTP 系统单向报单所需时间和延迟情况。
本次测试均采用上期所压力测试工具（AutoTest Platform-V1.2.3），系统流程为：压力测试工具 - Front - Trade - 报盘管理（OM）- SHFE - 交易所，再由交易所返回。
测试过程与结果
场景一：常规压力测试
测试步骤：
运行上期所压力测试工具（AutoTest Platform-V1.2.3）。
测试参数为 1 个用户、每秒 1 万笔订单（即每秒 1 万报单），持续运行 30 分钟。该参数基于客户所在地区行业情况设定。
记录任务执行过程中资源的消耗和使用情况。
测试结果：
CPU、内存、IOPS 均未到达系统上限，系统承载能力完全满足要求。
CTP 报单流转正常。
从测试结果来看， CTP 的各个主机都未达到性能瓶颈。可以看到，内存最高的 Front 组件，其内存峰值也才不到 31%， CPU 峰值最高的是报盘管理，也不到 11%，可见总体 CPU、内存使用量还是很少的。由于常规压力测试下没有出现性能瓶颈的情况，我们就进一步增大了测试压力。
场景二：高压场景测试
测试步骤：
运行上期所压力测试工具（AutoTest Platform-V1.2.3）。
测试参数为 5 个用户、每秒 20 万笔订单（相当于每秒 100 万报单），持续运行 30 分钟。
测试结果：
CTP 系统持续运行正常。
在高压力场景下，CTP 系统依旧正常运行，其中 Front 的内存使用率达到了 98%，Trade 模块的内存使用率达到了 65%，其他组件的内存使用率都比较低， 在 20% 以下。在做整个机房规划时，用户预期 CTP 业务系统每秒只需要承载 2000 笔的报单。从目前的验证情况来看，当前环境的业务能力远超预期。
场景三：冗余场景测试
如前文所述，生产环境在基础架构层面进行了冗余保护：用户使用 4 台核心交换机，其中 2 台交换机做为 1 个集群，在 2 个交换机集群之间做一个主备，每台服务器使用 4 个网口连到 4 台交换机的 4 个端口提供业务端口的冗余。在虚拟机层面，CTP 业务也分别放在 2 个集群上运行。
为了验证该冗余架构的可靠性，我们在“一个用户、每秒 5 笔报单”的条件下进行了测试，过程中依次关闭了 Front、Trade 模块、OM、数据库和报盘，测试切换情况。之后我们对 Trade 模块所在的物理服务器采取直接断电的操作，以验证单个服务器节点故障的情况下冗余架构的表现。我们也对网络的冗余进行了验证，将主集群的两台核心交换机同时断电进行验证测试。
测试发现，除了以下两种情况，其他情况下业务系统都达到了冗余：
众多组件中，当 Front 宕机时，需要终端用户手动切换 Front 进行重新连接。
OM 在当前客户环境中使用了冷备，当 OM 主宕机时，需要人工切换到备机上，切换时间约 15 秒。
场景四：CTP 穿透延迟场景测试
CTP 穿透即用户请求经过图中浅蓝色框里的 CTP 组件，来到交易所，再由交易所返回到用户的一个过程。这项测试旨在了解 CTP 系统单向报单（图中 1-8）的延迟情况。其中，用户端到 Front（0-1）的网络链路延迟，以及从最后的报盘到交易所（8-9）的时间不包含在测试时间内，原因是用户端到 Front 的网络延迟主要由用户端的接入网络决定，而机房到交易所之间的延迟则主要由数据中心到交易所的专线决定，因此不在测试考察范围内。
测试发现，超融合架构下 CTP 系统单向报单延迟时间是 0.615 ms，优于原先物理环境的 0.9 ms。此前客户担心，由于虚拟化比物理机多一层软件，网络交换会有很大的消耗，导致整个报单时间的延长。这一测试结果直接让客户打消了这种疑虑。
业务切换与转型成果
经过上述测试，客户对 SmartX 超融合支撑的 CTP 交易系统性能表现非常满意，随即决定开展业务切换。测试与切换过程大致如下：
保证老环境正常运行的情况下，在新集群内将所有业务模块拉起，空跑运行（无实际用户交易），通过 2 周试运行验证架构稳定性。
将用户的部分业务切换至新系统中运行（开展交易），验证全流程的联通性，试运行 2 周。
经过以上验证，确保环境稳定、业务流转正常，最终完成新、老环境的正式切换。
自 7 月份业务系统切换至新数据中心至今，整套 CTP 业务系统运行状态稳定，客户体验良好。从虚拟机层面观察 CPU 和内存使用率，均维持在个位数水平。服务器主机层面 CPU 使用率维持在 15% 以下，内存平均使用率维持在 30% 以下，充分满足业务需求。
客户收益
总体来看，通过本次新数据中心 IT 基础架构云化转型，客户不仅收获了更现代化的基础设施，还通过以下方面的提升，助力业务敏捷发展：
效率提升：超融合架构将资源融合在一个统一的硬件平台上，方便管理，提高性能，降低成本。在金融行业，尤其是在期货市场中，利用超融合的技术优势将极大地提升业务运营效率。
稳定性提升：超融合技术的高可用性、容错性和自愈能力，使 CTP 期货交易系统能够在任何可能发生故障的环节都能快速自我恢复，保障交易的正常进行。
降低成本：通过将计算、存储和网络集成到单一的硬件平台，CTP 期货交易系统不再需要专用的硬件，并且系统管理的复杂性也大大降低，从而节省了大量的资源投入与运维成本。
敏捷架构：云计算和大数据时代的来临，要求企业 IT 系统能够快速跟上业务需求。超融合让系统的扩展更加灵活，客户只需购买标准硬件，就可以快速地实现 IT 系统的弹性扩展。
除了 CTP 交易系统，SmartX 还联合多家来自银行、保险、证券、基金、期货、资管等金融细分行业的头部企业，针对超融合在 TA 注册登记、估值、BI 报表、O32、柜台交易系统等多种金融核心业务系统下的表现，开展全方位评测与验证。欲了解更多金融行业应用场景探索实践，请扫描下方二维码，一键获取《金融核心生产业务场景探索文章合集》。
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