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Order Engine 撮合引擎开发文档

项目概述

Order Engine 是一个基于 Rust 开发的高性能金融交易撮合引擎，专注于提供低延迟、高吞吐的订单匹配服务。系统采用事件驱动架构，通过订单簿（Order Book）实现高效的订单撮合逻辑。

架构设计

系统架构

gRPC 请求
    │
    ▼
┌─────────────────────┐
│    gRPC Gateway     │  ← 接收外部订单请求
└─────────────────────┘
    │
    ▼
┌─────────────────────┐
│   Order Handler     │  ← 订单处理和撮合逻辑
│   (含 Order Book)   │
└─────────────────────┘
    │
    ▼
┌─────────────────────┐
│    Data Handler     │  ← 结果处理和分发
└─────────────────────┘
    │
┌─────┴─────┐
▼           ▼
┌─────────┐ ┌─────────┐
│ MySQL   │ │RabbitMQ │  ← 数据持久化和消息发布
│Database │ │Message  │
└─────────┘ └─────────┘

核心模块

Order Book: 订单簿核心，管理买卖盘深度并执行撮合逻辑
Order Handler: 订单处理器，协调订单处理流程和状态管理
Data Handler: 数据处理器，负责结果持久化和消息发布
Order Tree: 订单树结构，维护价格-时间优先的订单队列

技术栈

组件	技术选型	用途
核心语言	Rust	高性能系统开发
通信协议	gRPC/Protocol Buffers	服务间通信
数据库	MySQL	交易数据持久化
消息队列	RabbitMQ	异步消息处理
监控	Prometheus	系统指标监控
容器化	Docker	服务部署

核心组件详解

Order Book（订单簿）

订单簿是系统的核心撮合组件，包含以下功能：

双向订单树: 维护买单树和卖单树
实时撮合: 执行价格-时间优先的订单匹配
集合竞价: 支持开盘集合竞价模式
市价单处理: 按份额或按金额的市价单撮合

Order Handler（订单处理器）

协调订单的生命周期管理：

序列号管理: 确保订单处理的严格时序
状态维护: 管理订单簿状态和配置参数
结果收集: 收集撮合结果并传递给数据处理器
错误处理: 处理业务逻辑错误和系统异常

Data Handler（数据处理器）

负责撮合结果的后续处理：

批量写入: 高效的数据库批量操作
消息发布: 通过 RabbitMQ 广播交易结果
重试机制: 可靠的数据持久化保证
性能监控: 记录处理性能指标

功能特性

订单管理

订单类型: 限价单、市价单、条件单
时效类型: GTC（撤单前有效）、IOC（立即成交或撤销）、FOK（全额成交或撤销）
订单操作: 新增、修改、撤销、查询
批量处理: 支持批量订单提交和处理

撮合机制

价格优先: 更优价格优先成交
时间优先: 同价位按序列号排序
数量匹配: 支持部分成交和完全成交
自成交控制: 防止同账户自成交

交易模式

连续交易: 实时订单撮合模式
集合竞价: 批量撮合确定开盘价
暂停恢复: 支持交易暂停和恢复机制

风控机制

粉尘单过滤: 过滤小额无意义订单
价格保护: 市价单价格偏离保护
订单验证: 多层次订单合法性检查
流量控制: 防止系统过载

配置管理

核心参数

yaml

# 业务配置
symbol: "btc_usdt_perp"          # 交易对
dust_limit: 0                    # 粉尘单限额
last_price: 1                    # 初始价格
market_order_price_percent: 500  # 市价单价格保护比例
min_share: 100000                # 最小交易数量

# 性能配置
channel_size: 20                 # 通道缓冲区大小
write_db_interval: 200           # 数据库写入间隔(ms)
max_record_once: 700             # 单次最大写入记录数

# 服务配置
port: 9003                       # gRPC 服务端口
prometheus_port: 9004            # 监控端口

环境配置

yaml

# 日志配置
rust_log: "debug"

# 数据库配置
mysql_dsn: "mysql://user:pass@host:port/db"
mysql_max_connection: 5

# 消息队列配置
amqp_url: "amqp://localhost:5672"
exchange_name: "fo.ex.order_engine.result"
result_format: "Protobuf"  # Json | Protobuf

API 接口

订单操作接口

protobuf

service Relay {
    // 批量订单处理
    rpc BatchOrder(BatchOrderRequest) returns (BatchOrderResponse);

    // 流式订单初始化
    rpc Init(stream InitRequest) returns (InitResponse);

    // 系统控制
    rpc Reset(ResetRequest) returns (ResetResponse);
    rpc Pause(PauseRequest) returns (PauseResponse);
    rpc Resume(ResumeRequest) returns (ResumeResponse);
}

查询接口

protobuf

service Relay {
    // 订单簿查询
    rpc QueryOrderBook(QueryOrderBookRequest) returns (QueryOrderBookResponse);
    rpc QueryOrderBookGrouped(QueryOrderBookGroupedRequest) returns (QueryOrderBookGroupedResponse);

    // 系统状态查询
    rpc GetSettings(GetSettingsRequest) returns (GetSettingsResponse);
    rpc OrderBookInfo(OrderBookInfoRequest) returns (OrderBookInfoResponse);
}

控制接口

protobuf

service ExchangeControlService {
    rpc StartWork(ControlStartWorkRequest) returns (ControlStartWorkResponse);
    rpc StopWork(ControlStopWorkRequest) returns (ControlStopWorkResponse);
    rpc QueryStatus(ControlQueryStatusRequest) returns (ControlQueryStatusResponse);
}

数据模型

订单结构

rust

pub struct Order {
    id: String,                    // 订单唯一标识
    seq: u64,                      // 序列号
    buy_or_sell: bool,             // 买卖方向
    market_or_limit: bool,         // 订单类型
    limit_price: BigUint,          // 限价
    shares: BigUint,               // 数量
    tif: TIF,                      // 时效类型
    account_id: String,            // 账户ID
    expire_time: u64,              // 过期时间
}

时效类型

rust

pub enum TIF {
    GTC,  // Good-Till-Cancel: 不成交部分挂单
    IOC,  // Immediate-Or-Cancel: 不成交部分撤单
    FOK,  // Fill-Or-Kill: 要么全成交要么撤单
}

订单命令

rust

pub enum OrderCommandType {
    PUT_ORDER,     // 挂单(不撮合)
    EXEC_ORDER,    // 挂单(撮合)
    CANCEL_ORDER,  // 取消订单
    MODIFY_ORDER,  // 修改订单
    CALL_AUCTION,  // 集合竞价
}

系统部署

构建和编译

bash

# 开发构建
cargo build

# 生产构建
make build

# 运行服务
make run

Docker 部署

bash

# 构建镜像
docker-compose build

# 启动服务
docker-compose up -d

# 查看日志
docker-compose logs -f order-executor

分布式部署

bash

# 多实例部署
make 9005  # 部署到端口 9005
make 9006  # 部署到端口 9006
make 9007  # 部署到端口 9007

性能优化

内存管理

使用 BigUint 处理高精度数值计算
采用对象池减少内存分配
合理设置缓冲区大小避免阻塞

并发处理

基于 Tokio 异步运行时
多通道并行处理订单流
无锁数据结构优化性能

数据库优化

批量写入减少 I/O 开销
连接池管理数据库连接
异步写入避免阻塞主流程

监控和运维

关键指标

订单处理延迟: P50/P95/P99 延迟分布
系统吞吐量: 每秒处理订单数
撮合成功率: 订单撮合成功率
资源使用: CPU、内存、网络使用率

告警规则

订单处理延迟超过阈值
系统错误率超过预设值
数据库连接池耗尽
消息队列积压超限

故障处理

服务降级: 暂停非关键功能
流量控制: 限制订单提交速率
状态恢复: 基于序列号的状态恢复
手动干预: 通过控制接口人工处理

开发规范

代码规范

遵循 Rust 官方代码风格指南
使用 cargo fmt 自动格式化
通过 cargo clippy 静态检查

项目概述 ​

架构设计 ​

系统架构 ​

核心模块 ​

技术栈 ​

核心组件详解 ​

Order Book（订单簿） ​

Order Handler（订单处理器） ​

Data Handler（数据处理器） ​

功能特性 ​

订单管理 ​

撮合机制 ​

交易模式 ​

风控机制 ​

配置管理 ​

核心参数 ​

环境配置 ​

API 接口 ​

订单操作接口 ​

查询接口 ​

控制接口 ​

数据模型 ​

订单结构 ​

时效类型 ​

订单命令 ​

系统部署 ​

构建和编译 ​

Docker 部署 ​

分布式部署 ​

性能优化 ​

内存管理 ​

并发处理 ​

数据库优化 ​

监控和运维 ​

关键指标 ​

告警规则 ​

故障处理 ​

开发规范 ​

代码规范 ​

项目概述

架构设计

系统架构

核心模块

技术栈

核心组件详解

Order Book（订单簿）

Order Handler（订单处理器）

Data Handler（数据处理器）

功能特性

订单管理

撮合机制

交易模式

风控机制

配置管理

核心参数

环境配置

API 接口

订单操作接口

查询接口

控制接口

数据模型

订单结构

时效类型

订单命令

系统部署

构建和编译

Docker 部署

分布式部署

性能优化

内存管理

并发处理

数据库优化

监控和运维

关键指标

告警规则

故障处理

开发规范

代码规范