The GATElab suite for Ultra Low Latency, High-Frequency Trading (HFT) provides sophisticated technological tools for trading. It is characterized by several state-ot-the-art features that can be summarized as follows:

  • Ultra-low-latency software and FPGA-based risk gateway for normalizing markets access, controlling end-user  operational risks and forwarding orders to the specified market. All actions are performed in less than 30 µs for the software solution, in less than 5 µs for the FPGA based solution;
  • High-level IDE to build, test and deploy high-performance low-latency algorithms, distributable on different co-located sites, the Algorithms can analyze incoming market data and implement proprietary trading strategies in less than 50 µs.

The GATElab HFT suite can be used by:

  • proprietary firms / proprietary trading desks, (for example Market making, Event arbitrage, Statistical arbitrage):
    • analyzing market data to capture trading opportunities that may open up for a fraction of a second;
    • holding a position for very brief periods of time  and rapidly trading into and out of those positions, a large number of times a day;
    • competing on the basis of speed with other high-frequency traders, for small but consistent profits;
    • closing investment position’s at the end of a trading day;
  • brokerage firms: Mainly for their HFT customers and their internal proprietary trading desks:
    • implementing “sponsored access” offering low-latency direct access to markets with/without any pre-trade risk management, with/without any algo dev supportt.

The HFT Risk Gateway

The HFT Risk Gateway is the GATElab low-latency high-throughput solution for normalizing markets access, controlling end-user  operational risks, and forwarding order’s to the specified market. It can be deployed on a full-software platform and/or on a full-FPGA based platform.

For both software and hardware version, the users of the GATElab Risk Gateway HFT can benefit of multiple Fix connections (Full 4.2 and 4.4 Dialects) and multiple Market connections to:

  • receive end-user orders;
  • process them against end-user risk limits (closed-form-rules), using market data;
  • store for audit and trail purposes;
  • execute orders into desired market;
  • return back status to broker and end-user.

The risk checks are more than 15 for Equity, Forex, Futures and Options including real time initial margin calculations.

Latency is all important: speeding up the process of receiving orders, validating them to control risk, storeing them for auditing purposes, then sending them to the target market. Therefore in these scenarios:

  • the HFT Risk Gateway Software solution can show:
    • a maximum latency of less than 30 µs (NIC to NIC) one way, therefore
    • <30 µs to receive, store, analyze, validate and send orders to the market
    • <30 µs to receive, store and forward trades to end-users and brokers
  • while the HFT Risk Gateway FPGA based solution can offer:
    • a maximum latency of less than 5 µs (NIC to NIC) one way, therefore
    • <5µs to receive, store, analyze, validate and send orders to the market
    • <5 µs to receive, store and forward trades to end-users and brokers

From the technology point of view

  • the software version is:
    • a Linux based multi-threaded single process
    • multiple Risk Gateways can be deployed to the same server following a CPU core ratio to sustain a continuous less than (30+30)µs latency without internal queues
    • active-passive nodes, with node switching < 500µs: implementation has been adopted for handling any kind of faults
  • while FPGA based solution consists of a board with:
    • 4-6 1/10 Gb Ethernet plugs
    • FPGA for handling the TOE (TCP Offload Engine), the FOE (Fix Offload Engine), ROE (RISK Offload Engine), MOE (market offload engine)
    • 4/8 GB of memory
    • 1 PCI Gen2 x16

The HFT algorithmic environment

The HFT algorithmic environment represents the evolution of algorithmicpath (more info...) to stress two main concepts in terms of high-performance low-latency:

  • Complex Event Processing (CEP) environment which is the core of the architecture, focusing also on its distribution and cooperation over a network (LAN, WAN) in order to provide a unique, distributed, consistent layer to the running strategies.
    In this scenario the CEP architecture is based on a high-performance distributed blackboard (across several servers) used not only as a distributed repository for low-latency market data and historical data, but also to share internal data produced by each strategy implementing local or remote cooperation between them.
    The CEP engine can process high volumes of fast-moving market data [notified through the traderpath (more info...) DMA platform] from several sources and perform actions in the market in two-digit microseconds to decide, monitor and analyze execution activities.

This allows traders to write co-located cooperating distributed strategies: i.e. one reading market 1 data events, signalling checked markets behaviour to remote co-located strategies to trade on their monitored markets and vice-versa.

  • Graphical Integrated Development Environment (IDE) to further enhance the process of creating, testing and deploying, strategies. This allows traders to:
    • create strategies that can cooperate between them either locally, either over a network, while graphically deciding the testing and deploying-running locations (markets co-location);
    • compile the tested strategies into machine language to decrease the latency of strategies computational time-frame: from the 300-500 µs of the canonical environment to the 30-50µs of the HFT environment.

The IDE is made up by three modules: Point & Click Event Editor, Guided Action Editor and Run-Time Environment.

Using this IDE, end-users can focus on business logic (described in terms of events and related actions) rather than on other relevant programming aspects.

The Point & Click Event Editor easily allows to graphically depict AND-ed or OR-ed Events-Actions behavior of the strategy with input, state and relation parameters. The Action Editor allows writing actions in a language sensitive environment using enhanced PythonUsing this IDE, end-users can focus on business logic (described in terms of events and related actions) rather than on other relevant programming aspects.

HFT FEATURES

  • Low-latency infrastructure for high-frequency trading
    GATElab delivers a high-performance low-latency distributed trading solution including risk control of a brokerage or proprietary trading activity
  • Message rate and performance
    The technology infrastructure can handle millions of incoming messages per second, analyze them either for risk control or to identify market opportunities and respond to market changes within microseconds
  • Fully redundant environment
    Resiliency and reliability are key factors in this platform’s capacity to handle huge amount of transactions per second
  • Software and hardware technology
    GATElab chose to build a mix of software components, tightly coupled with processor cores, memory, I/O and hardware components, implementing Protocol Offload Engines
  • Speed-speed-speed
    GATElab has achieved a substantial increase in overall application throughput (algo environment in conjunction with market risk gateway), end-to-end median latency under 100µs for a software based architecture and under 50µs with a combined software and FPGA based architecture

La suite GATElab per High-Frequency Trading (HFT) fornisce sofisticati strumenti tecnologici rivolti al trading. I punti seguenti evidenziano le caratterisctiche all’avanguardia tipiche della suite in questione:

  • Risk Gateway basato su software a bassissima latenza ed FPGA per la normalizzazione dell’accesso ai mercati, il controllo dell’insieme dei rischi operativi dell’utente e l’invio degli ordini ai relativi mercati. Tutte le azioni menzionate vengono eseguite in meno di 30 µs nel caso della soluzione software ed in meno di 5 µs nel caso della soluzione basata su FPGA;
  • IDE ad elevato livello per costruire, testare ed implementare algoritmi ad elevate prestazioni e bassa latenza, distribuibili immediatamente su diversi siti in co-location. Gli algoritmi analizzano grandi moli di dati di mercato in entrata ed implementano strategie per la negoziazione in conto proprio in meno di 50 µs.

La suite GATElab HFT può essere utilizzata da:

  • società che operano in conto proprio o desk di trading proprietario, principalmente per market making, arbitraggi di eventi, arbitraggi statistici. La suite può essere utilizzata per:
    • analizzare dati di mercato in entrata per catturare opportunità di trading che si possono presentare per una frazione di secondo o per ore;
    • conservare una posizione per un brevissimo periodo di tempo (anche millisecondi), aprendo e chiudendo la posizione numerose volte nel corso della giornata;
    • competere, basandosi sulla velocità, con altri utenti ad alta frequenza anche per piccoli, ma costanti, profitti;
    • chiudere le posizioni alla fine di una giornata di trading;
  • società di brokeraggio, principalmente per i loro clienti HFT. La suite può essere utilizzata per:
    • implementare lo “sponsored access” allo scopo di offrire accesso diretto a bassa latenza con/senza pre-trade risk management, con/senza supporto allo sviluppo di algoritmi.

L'HFT Risk Gateway

L'HFT Risk Gateway è la soluzione a bassa latenza e ad elevate prestazioni di GATElab per la normalizzazione dell’accesso ai mercati, il controllo dell’insieme dei rischi operativi dell’utente e l’invio degli ordini ai relativi mercati. Può essere implementata su una piattaforma software oppure su piattaforma full-FPGA.

Sia nel caso della soluzione software sia di quella hardware, gli utilizzatori dell'HFT Risk Gateway di GATElab potranno beneficiare di multiple connessioni FIX (Full 4.2 e 4.4) e multiple connessioni verso i mercati per:

  • ricevere ordini degli utenti finali;
  • processarli tenendo in considerazione i limiti di rischio dell’utente (closed-form-rules), utilizzando dati di mercato;
  • memorizzarli per verifica e tracciamento;
  • eseguire gli ordini nel mercato selezionato;
  • aggiornare il broker e gli utenti sullo stato dell’ordine.

I controlli di rischio sono più di 15 per Equity, Forex, Futures ed Options, con inclusione del calcolo in tempo reale dei margini iniziali.

  • REFERENCE PRICE DEVIATION;
  • MAX DAILY SIZE (CUMULATIVE, SIDE CUMULATIVE, NET, SIDE NET);
  • MAX DAILY AMOUNT (CUMULATIVE, SIDE CUMULATIVE, NET, SIDE NET);
  • MAX ORDER AMOUNT, SIZE, FREQUENCY.

E' la velocità che conta: velocizzare il processo di ricezione degli ordini, validazione del rischio, memorizzazione a fini di controllo ed invio al mercato selezionato. Quindi negli scenari seguenti:

  • la soluzione software dell'HFT Risk Gateway raggiunge:
    • una latenza massima inferiore ai 30 µs (NIC to NIC) one way, dunque
    • <30 µs per ricevere, memorizzare, analizzare, validare ed inviare ordini al mercato
    • <30 µs per ricevere, memorizzare ed inoltrare eseguiti agli utenti ed ai brokers
  • mentre la soluzione dell'HFT Risk Gateway basata su FPGA raggiunge:
    • una latenza massima inferiore ai 5 µs (NIC to NIC) one way, dunque
    • <5µs per ricevere, memorizzare, analizzare, validare ed inviare ordini al mercato
    • <5 µs per ricevere, memorizzare ed inoltrare eseguiti agli utenti ed ai brokers

Dal punto di vista tecnologico

  • la versione software è:
    • basata su Linux multi-threaded single process
    • vari Risk Gateway possono essere implementati sullo stesso server a patto che il CPU core ratio possa sostenere una latenza continua <(30+30)µs senza code interne
    • nodi attivi-passivi, con node switching < 500µs: l’implementazione è stata adottata al fine di gestire qualsiasi tipo di guasto
  • mentre la soluzione FPGA è basata su di una scheda con:
    • 4-6 1/10 Gb Ethernet plugs
    • FPGA per la gestione del TOE (TCP Offload Engine), del FOE (Fix Offload Engine), del ROE (RISK offload engine), del MOE (Market Offload Engine)
    • 4/8 GB di memoria
    • 1 PCI Gen2 x16

L’ambiente algoritmico di HFT

L’ambiente algoritmico HFT rappresenta l’evoluzione di algorithmicpath (maggiori informazioni...), a sottolineare due concetti principali in termini di elevate prestazioni e bassa latenza:

  • l’ambiente Complex Event Processing (CEP), il cuore dell’architettura, si concentra sulla distribuzione e cooperazione in rete (LAN, WAN) al fine di fornire uno strato unico, distribuito e robusto alle strategie in esecuzione.
    In questo scenario l’architettura CEP si basa su di una blackboard ad elevata prestazione (attraverso vari servers) utilizzata non solo come deposito per dati di mercato a bassa latenza e dati storici, ma anche per condividere dati interni creati da ogni singola strategia di attuazione locale o remota.
    Il motore CEP è in grado di elaborare grandi volumi di dati di mercato in rapido movimento [notificati attraverso la piattaforma DMA di traderpath (maggiori informazioni...)] ricevuti da diverse fonti ed eseguire azioni sul mercato in microsecondi a 2 cifre per decidere, monitorare ed analizzare le attività di esecuzione.

Ciò consente agli operatori di scrivere strategie cooperanti distribuite in co-location: ad esempio, una strategia legge i dati degli eventi del mercato n. 1, segnalando i comportamenti del mercato in questione a strategie remote al fine di operare nei mercati monitorati e vice-versa.

  • l'Integrated Development Environment (IDE) grafico migliora ulteriormente il processo di creazione, test ed implementazione delle strategie. Ciò per consentire agli operatori di:
    • creare strategie in grado di cooperare tra loro, sia localmente sia su rete, decidendo graficamente dove testare, rilasciare e far eseguire le strategie di market co-location;
    • complilare le strategie testate in linguaggio macchina al fine di diminuire di un ordine di grandezza la latenza dell'elaborazione delle strategie dai 300-500 µs dell'ambiente canonico ai 30-50 µs dell'ambiente HFT.

L’ IDE si compone di 3 moduli: Editor Point & Click degli Eventi, Editor Guidato delle Azioni ed Ambiente Run-Time.

Utilizzando l’IDE gli utenti possono concentrarsi sulla logica di business (descritta in termini di eventi e relative azioni), piuttosto che su altri aspetti della programmazione.

L’Editor Point & Click degli Eventi permette in modo semplice di rappresentare graficamente il comportamento Eventi-Azioni in AND o OR della strategia definendo parametri di input, di stato e di relazione. L'Editor delle Azioni consente di scrivere azioni in un ambiente language-sensitive utilizzando un Python arricchito come linguaggio standard. Infine, l'Ambiente Run-Time consente di eseguire e controllare strategie su più server.

CARATTERISTICHE DI HFT

  • Infrastruttura a bassa latenza per high-frequency trading
    GATElab fornisce una soluzione di trading ad elevate prestazioni e bassa latenza che comprende i controlli di rischio utili ad un broker oppure gli strumenti utili ad un’attività in conto proprio
  • Frequenza dei messaggi e prestazioni
    L’infrastruttura può gestire milioni di messaggi in entrata al secondo, analizzarli sia per un controllo del rischio che per individuare opportunità sul mercato e rispondere ai cambiamenti del mercato nel giro di microsecondi
  • Ambiente totalmente ridondante
    Resilienza ed affidabilità sono elementi chiave nella capacità di questa piattaforma per gestire enormi quantità di transazioni al secondo
  • Tecnologia software e hardware
    GATElab ha scelto di costruire un mix di component software, strettamente connessi ai core del processore, memoria I/O e componenti hardware, implementando Protocol Offload Engines
  • Velocità-velocità-velocità
    GATElab ha raggiunto un sostanziale incremento nel throughput complessivo dell’applicazione (ambiente algoritmico in combinazione con il risk gateway di mercato), latenza media end-to-end al di sotto dei 100µs per un’architettura basata sul software ed al di sotto dei 50µs per un’architettura combinata tra software ed FPGA