The Kingfisher: Market Quality

एक बाजार की सेहत और परिपक्वता का अनुमान केवल मूल्य और मात्रा के माध्यम से नहीं लगाया जा सकता। इसके अभिनेता और उनके रिश्तों का एक…

The Kingfisher: Market Quality

पहले FTX नवंबर 2020 डाइजेस्ट में प्रदर्शित

एक बाजार की सेहत और परिपक्वता का अनुमान केवल मूल्य और मात्रा के माध्यम से नहीं लगाया जा सकता। इसके अभिनेता और उनके रिश्तों का उद्योग की दिशा पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। हम एक्सचेंजों, प्रमुख मार्केट मेकरों, और सामान्य बाजार प्रतिभागियों पर विचार करेंगे और यह कैसे उनके इंटरैक्शन क्रिप्टो-मार्केट को आकार दे रहे हैं।

इस लेख में, हम एक्सचेंजों के मिलान इंजन की भौतिक सीमाओं, यह कैसे व्यापक क्रिप्टो बाजार को प्रभावित करता है और कुछ प्रस्तावों पर चर्चा करेंगे जो क्रिप्टो को एक निष्पक्ष और अधिक कुशल बाजार बना सकते हैं।

ट्रेडिंग की भौतिक सीमाएँ

हजारों वर्षों से, मनुष्यों ने अपने बाजारों को अधिक लचीला, कुशल और तेजी से बनाने के लिए काम किया है। लॉजिस्टिक्स नेटवर्क से लेकर ऑनलाइन भुगतान प्रसंस्करण प्रणालियों तक, विलंबता में कमी की खोज बाजारों की उम्र के समान पुरानी है। जब एक उद्योग एक ऐसा रोडब्लॉक का सामना करता है जिसे वह पार नहीं कर सकता, तो क्या होता है? सिलिकॉन और इसके अनुप्रयोगों की खोज ने हमें सूचना प्रसार की गति को प्रकाश की गति के करीब लाने की अनुमति दी। हम इसे और तेज नहीं कर सकते।

Euronext मिलान इंजन पर काम करने के दौरान, मैंने हार्डवेयर की भौतिक सीमाओं का अधिकतम लाभ उठाने और तेज मिलान इंजन (ME) विकसित करने की समझ प्राप्त की।

ME किसी भी एक्सचेंज का दिल है। अत्यधिक कुशल मैराथन धावकों का धीमा लेकिन मजबूत दिल की धड़कन होती है जो बहुत कुछ कर सकती है, हर धड़कन को ऊतकों और मांसपेशियों तक पोषक तत्व लाने में सबसे अच्छी दक्षता और गति देने के लिए अनुकूलित किया गया है। इसी तरह, ME व्यापार संचालन को कुशलता और तेजी से हल करने के लिए जिम्मेदार है, जबकि यह सुनिश्चित करता है कि परिणामस्वरूप जानकारी एक्सचेंजों की अवसंरचना के सही भाग में विश्वसनीय और लचीले तरीके से भेजी जाए। ME की विलंबता वर्षों से कम हो रही है, क्योंकि एक्सचेंजों की टीमें कड़ी मेहनत कर रही हैं, जबकि कुछ पुराने नेता स्थिर हो गए हैं और ट्रॉफी पर बैठ गए हैं, हर दिन अधिक से अधिक ग्राहकों को खोते जा रहे हैं।

“यदि आप ऊपर नहीं जाते हैं, तो आप नीचे जाते हैं”

चलिए नीचे चलते हैं ताकि ऊपर जा सकें: CPU 101 का रहस्योद्घाटन:

2000 के मध्य ने मूर के कानून के युग का अंत चिह्नित किया, जब उच्च-आवृत्ति हार्डवेयर में अपग्रेड करना स्वचालित प्रदर्शन सुधार लाता था। इसके बजाय, उद्योग ने एक मॉडल की ओर रुख किया जहां प्रदर्शन लाभ अधिक निष्पादन इकाइयों (कोर) को जोड़ने से आते हैं। लेकिन मल्टीकोर आर्किटेक्चर का लाभ उठाने के लिए अतिरिक्त विकास और परीक्षण प्रयासों की आवश्यकता होती है, और अधिक थ्रेड जोड़ने का एक सरल दृष्टिकोण अक्सर स्केलेबिलिटी की अपेक्षाओं को पूरा करने में विफल रहता है। क्यों?

“एक केंद्रीय प्रसंस्करण इकाई (CPU) वास्तव में एक कार्य में बहुत अच्छी होती है, कई CPU सामान्यतः एक टीम के रूप में अच्छे नहीं होते।”

एक CPU एक प्रसंस्करण इकाई और एक मेमोरी इकाई से बना होता है। एक CPU कोर को अपनी आवृत्ति गति पर निर्देश निष्पादित करने के लिए व्यवस्थित किया गया है। उदाहरण के लिए, एक 3 GHz CPU प्रत्येक निर्देश को 0.333 ns (1 000 000 000 ns = 1 सेकंड) पर संसाधित करता है। अर्धचालक प्रौद्योगिकी (नैनोमीटर में) भौतिक सीमाओं को निर्धारित करती है।

वास्तविकता बहुत अधिक जटिल है। हम मान रहे हैं कि निर्देश और डेटा पहले से ही CPU भौतिक रजिस्टर में संग्रहीत हैं जो CPU आवृत्ति की समान गति पर चलते हैं। वास्तव में, निर्देश और डेटा एक मल्टीलेयर कैश मेमोरी आर्किटेक्चर (L1/L2/L3) में संग्रहीत होते हैं। जितना अधिक यह भौतिक रूप से CPU प्रसंस्करण इकाई के करीब होता है, उतना ही तेज और छोटा होता है। इसलिए L1 कैश सबसे तेज और सबसे छोटा होता है। चित्र 1 मल्टीकोर CPU माइक्रोआर्किटेक्चर और प्रत्येक कैश स्तर के आकार/गति को दर्शाता है।

चित्र 1: मल्टीकोर CPU माइक्रोआर्किटेक्चर

यह समझने के लिए कि विलंबता लंबी और चक्र क्यों गायब होते हैं, हमें मल्टीकोर CPU प्रणाली पर लागू यूनिवर्सल स्केलेबिलिटी लॉ के मूलभूत सिद्धांतों को समझना होगा। स्केलेबिलिटी को प्रभावित करने वाले मुख्य पैरामीटर हैं:

• कोर संसाधनों का विवाद: उदाहरण के लिए हाइपरथ्रेडिंग के कारण। कई सॉफ़्टवेयर थ्रेड एक ही निष्पादन इकाई तक एक साथ पहुँचने की कोशिश करते हैं, और इस प्रकार प्रसंस्करण अनुक्रमित और प्राथमिकता दी जाती है।

• कैश मेमोरी का विवाद: यह तब होता है जब एक ही कोर के निजी कैश मेमोरी (L1/L2) पर विवाद होता है, जब ऑपरेटिंग सिस्टम संदर्भ स्विच होता है, या जब समस्या का आकार निजी कैश मेमोरी में संग्रहीत करने के लिए बहुत बड़ा होता है। इस घटना को कैश थ्रैशिंग कहा जाता है। मल्टीकोर में, कैश थ्रैशिंग कोरों के बीच साझा L3 कैश (या LLC अंतिम स्तर कैश) पर होती है। इसलिए, प्रभाव विलंबता में कई सौ नैनोसेकंड खोने का होता है। समाधान एक बुद्धिमान सॉफ़्टवेयर होना चाहिए जो डेटा स्थानीयता को कैश में प्रोसेसिंग में सुधार करता है ताकि मेमोरी बैंडविड्थ उपयोग को भी बेहतर बनाया जा सके जबकि CPU कोर को स्थानीय गणना करते हुए व्यस्त रखा जा सके; यह एक बहुत कठिन समस्या है, और आज कोई आसान समाधान नहीं है।

• कैश संगति: यह एक हार्डवेयर तंत्र है जो कोर से कोर के बीच निर्बाध संचार की अनुमति देता है जब भी सॉफ़्टवेयर समन्वय (म्यूटेक्स, बाधा, आदि…) या दोनों कोरों द्वारा समान मेमोरी क्षेत्र तक पहुँच होती है। एक साधारण कैश संगति (एक कैश लाइन) की लागत कम से कम 600 चक्र होती है।

मिलान इंजनों द्वारा अनुभव किया गया लोड

CPU की सीमाओं को ध्यान में रखते हुए, एक्सचेंजों को अपने संचालन का प्रबंधन करना होता है। सबसे पहले, एक्सचेंजों को अपने व्यापारियों की स्थिति का प्रबंधन करना होता है। यह उन्हें उच्च अस्थिरता वाले बाजार एपिसोड के दौरान सामूहिक लिक्विडेशन के समय तरलता के जोखिम का सामना करने के लिए उजागर करता है। एक्सचेंजों को उन स्थितियों के लिक्विडेशन का प्रबंधन करने की प्रवृत्ति होती है ताकि जब सामूहिक लिक्विडेशन होता है तो अन्य बाजार प्रतिभागियों पर लहर प्रभाव से बचा जा सके। उन्हें बाजार नियमों को लागू करने और व्यापारों को बैकलॉग करने की भी आवश्यकता होती है, ताकि उनकी सेवाओं की लचीलापन और स्थिरता सुनिश्चित हो सके।

99वां पर्सेंटाइल उस समयांतराल के भीतर दिए गए कार्य के लिए मूल्यांकित प्रश्नों के लिए शीर्ष 1% उच्चतम विलंबता मानों का प्रतिनिधित्व करता है। एक लचीला और कुशल सॉफ़्टवेयर 99वें पर्सेंटाइल द्वारा माना जाएगा जो विज्ञापित विलंबता सीमा बन जाएगा। एक्सचेंजों के मिलान इंजन, चाहे वे कितने भी अच्छे से कोडित हों, हमेशा इन विलंबताओं द्वारा सीमित रहेंगे, जो उनके उपयोगकर्ताओं के लिए कुल लेनदेन थ्रूपुट को सीमित करता है। यदि एक एक्सचेंज के पास प्रति सेकंड लेनदेन की एक सीमित मात्रा है।

यह ME को प्रबंधित करने के लिए मिलान निर्देश पर कुछ हजार ऑपरेशनों को जोड़ता है। उनके पास कई उपकरणों की सेवा करने और प्रति सेकंड लाखों संदेशों को संभालने से संबंधित व्यावसायिक पूछताछ के लिए भी प्रतिबंध हैं।

आर्किटेक्चर के दृष्टिकोण से स्केलेबिलिटी और स्थिरता कैसे प्राप्त करें?

ME एक अत्यधिक इंटरकनेक्टेड कार्यप्रवाह गणनात्मक प्रोफ़ाइल है, जो कई स्रोतों से डेटा को संयोजित करता है, जहाँ मॉड्यूल के बीच संचार की आवृत्ति और उनकी आपसी निर्भरताएँ उच्च और गतिशील होती हैं। थ्रेड समन्वय और अनुसूची को गतिशील रूप से और तेजी से किया जाना चाहिए।

प्रतिक्रियाशील सॉफ़्टवेयर एक डिज़ाइन दर्शन और एक पैरेडाइम शिफ्ट है जो बड़े पैमाने पर प्रतिक्रियाशील माइक्रोसर्विसेज और बारीक प्रतिक्रियाशील अनुप्रयोगों (एक प्रक्रिया) दोनों का निर्माण करता है। असिंक्रोनस संदेश-प्रसारण डिज़ाइन के आधार पर, प्रतिक्रियाशील सॉफ़्टवेयर को जमीन से बनाने के लिए कई समवर्ती प्रोग्रामिंग मॉडल मौजूद हैं। अभिनेता मॉडल एक ऐसा सिद्ध प्रोग्रामिंग मोड है।

अभिनेता एक बहुत कुशल अवधारणा है, जो विकास से उत्पादन जीवनचक्र का समर्थन करती है। कार्यात्मक अवधारणाओं के लिए सीधे मैप होने के कारण, अभिनेता व्यवसाय और कार्यात्मक आर्किटेक्चर के बीच की दूरी को कम करते हैं; वे डेवलपर्स के बीच काम को विभाजित करने के लिए पर्याप्त स्तर पर तर्क को संकुचित करते हैं; वे परीक्षण के लिए सीधे उपयोग किए जाने योग्य अवधारणाएँ हैं; और वे प्रशासनिक को उपलब्ध हार्डवेयर और अनुप्रयोग लोड के आधार पर गतिशील रूप से टोपोलॉजी तय करने की अनुमति देते हैं।

ME उन ऑपरेशनों को प्राप्त करेगा और उपलब्ध CPUs के कोरों के बीच आवश्यक गणनाओं को वितरित करेगा। यदि एक कोर भरा हुआ है, तो डेटा या तो एक ऊपरी कैश स्तर, मदरबोर्ड सॉकेट में भेजा जाता है, या सबसे खराब स्थिति में, RAM में वापस भेजा जाता है और हार्डवेयर संसाधनों के लिए भेजा जाता है (इसकी लागत सबसे अधिक होती है क्योंकि इसे अन्य घटकों तक पहुंचना होता है)।

हर बार जब एक कोर को लोड संतुलन के लिए समन्वय करना होता है; वे “विलंबता शुल्क” का भुगतान करते हैं। जितने अधिक कोर आप जोड़ते हैं, डेटा को फैलाने की संभावना उतनी ही अधिक होती है लेकिन आप जितना अधिक विलंबता शुल्क का भुगतान करेंगे। यह शुल्क गुणात्मक रूप से बढ़ता है। यही मुख्य कारण है कि एक्सचेंज वास्तव में अधिक सर्वर खरीदकर स्केल नहीं कर सकते, और यही कारण है कि वे अपनी सफलता के शिकार बन सकते हैं। विलंबता का महत्वपूर्ण बिंदु तब हिट होता है जब एंट्रॉपी किक करती है, डेटा को कई कोरों में फैलाती है और वे केवल एक-दूसरे से डेटा का इंतजार करने का वादा करते हैं ताकि निर्देशों को निष्पादित किया जा सके।

इंजीनियरों द्वारा उपयोग की जाने वाली रणनीति प्रत्येक कोर को एक विशिष्ट भूमिका के लिए समर्पित करना और कभी कुछ और न करना है, यह सुनिश्चित करना कि उन्हें बहुत अधिक डेटा या निर्देश नहीं मिलते हैं, और इनपुट से समन्वय और यादृता को यथासंभव टालना है। इसे प्राप्त करने के लिए, उन्हें या तो अनुसंधान पर पैसा खर्च करना होगा और/या मेमोरी आवंटन और कोर नियंत्रण का प्रबंधन करने के लिए सॉफ़्टवेयर में निवेश करना होगा। और विशेष रूप से यह सुनिश्चित करना होगा कि कठोर इंजीनियर कोई भी CPU समय बर्बाद न करें।

दुविधा:

एक्सचेंज और बाजार समग्र रूप से एक दुविधा में हैं: अपने गति और विलंबता सीमाओं को अधिक स्पष्ट बनाने की कीमत पर लोड बढ़ाना।

बिक्री पक्ष:

बिक्री पक्ष (एक्सचेंजों) के दृष्टिकोण से, आप एंट्रॉपी को बेहतर ढंग से संभालने के लिए समाधान विकसित करने में बहुत सारा पैसा खर्च करते हैं। आपको प्रतिभाशाली डेवलपर्स की आवश्यकता होती है जो विलंबता दुविधा को समझते हैं जिसमें बढ़ते ग्राहक आधार (व्यापार सॉफ़्टवेयर, अल्गो ट्रेडर्स, मार्केट मेकर) द्वारा उत्पन्न एंट्रॉपी शामिल है। किसी बिंदु पर, डिजाइन सीमाएँ भौतिक नियमों द्वारा पहुँच जाती हैं। इसे ध्यान में रखते हुए, कोई भी गलती ढेर हो जाती है और जल्दी ही दर्दनाक हो सकती है, यह विकास क्षमता को सीमित कर देती है जब तक कि नवाचार को नए विलंबता लागत बनाने के डर के कारण मार नहीं दिया जाता। एक्सचेंजों को अंततः ME की खराबी के जोखिम को कम करना होगा जो वैध बाजार प्रतिभागियों द्वारा किए गए वितरित सेवा से इनकार के समान हो सकता है।

इन जोखिमों को कम करने के लिए, वे दर सीमाएँ लागू करते हैं और प्राथमिकता देते हैं कि कौन से निर्देश उन्हें सबसे अच्छे व्यावसायिक अवसर लाते हैं। CPU और विलंबता भौतिकी और गणित हैं। अनुसंधान, कठोरता और "निष्पक्षता" की धारणाएँ मानव विवेक पर निर्भर करती हैं। यदि आप सभी को धीमा करते हैं, तो आप अधिकांश व्यापारियों के लिए बाजार को अधिक अस्थिर बना देते हैं। इससे उन लोगों को लाभ मिलता है जिनके पास संसाधन हैं (निम्न स्तर के कोडिंग इंजीनियर, तैनाती के लिए पूंजी, अनुसंधान टीम, मात्रा)। एक और बिंदु जो उल्लेखनीय है, प्रत्येक ऑपरेशन, कानूनी कारणों से, इसे रद्द करने के लिए कुछ मिलीसेकंड बाद भी सहेजना होगा। HFT (उच्च आवृत्ति व्यापार)

फर्मों ने एक्सचेंजों पर उच्च लोड डाला है जिसमें ज्यादातर बर्बाद संसाधन होते हैं जो एक्सचेंज की कीमत पर होते हैं।

खरीद पक्ष

खरीद पक्ष (ग्राहकों के दृष्टिकोण) पर, एक अनलिमिटेड ME बेहतर रणनीतियों, अधिक प्रतिस्पर्धा, अधिक कुशल बाजारों, एक्सचेंजों के बीच बेहतर आर्बिट्रेज अवसरों, और कम मात्रा के व्यापारियों के लिए एक निष्पक्ष बाजार की अनुमति देता है जो अन्य सभी के समान गति पर तरलता तक पहुँच सकते हैं।

जब ग्राहकों की संख्या बढ़ती है, तो ME धीमा हो जाता है, और अधिकांश व्यापारियों को बाहर करता है। एक्सचेंजों के सर्वरों के भौगोलिक निकटता में सर्वर खरीदने से कुछ बाजार प्रतिभागियों को विशिष्ट मूल्य पैटर्न भेजने की अनुमति मिलती है, जो नियामक और एक्सचेंज के दृष्टिकोण से विशेष रुचि का विषय है। उच्च अस्थिरता के समय, HFT मुख्य रूप से प्रतिस्पर्धियों की तरलता का उपभोग करेगा और गैर-HFT के पैसिव ऑर्डर को अवशोषित करेगा जो ऑर्डरफ्लो में पहुँचते हैं। टेकर सूचनात्मक व्यापारियों के रूप में कार्य करते हैं और उनके ऑर्डर फ्लो को अन्य प्रतिभागियों के लिए विषाक्त माना जा सकता है।

एक उदाहरण जो अधिकांश व्यापारी पहले से अनुभव करते हैं, वह एक HFT रणनीति है जो प्रति सेकंड 6,000 आदेश भेजने और रद्द करने की दर पर आदेश भेजती है। इसका मतलब है कि प्रत्येक उद्धरण की आयु 1.6 मिलियनवें सेकंड से कम होती है — वह समय जो प्रकाश को लगभग 1,500 फीट की यात्रा करने में लगता है। जो कोई भी उस दूरी से अधिक है, उसके पास इन उद्धरणों के खिलाफ निष्पादित करने का कोई मौका नहीं है। यह एक सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली रणनीति है जिसे उद्धरण स्टफिंग कहा जाता है, जो संभव है क्योंकि एक बाजार प्रतिभागी एक्सचेंज के साथ उसी डेटा सेंटर में है। यह आज बड़े छिपे हुए स्प्रेड का कारण बनता है, जो तब बनता है जब आक्रामक आदेश एक्सचेंज को हिट करते हैं।

बाजार नियमों के बारे में प्रश्न उठते हैं जिन्हें केवल बिक्री पक्ष लागू कर सकता है, नियामकों या स्व-नियमन से प्रोत्साहन के साथ उनकी सेवाओं की गुणवत्ता में सुधार के लिए। HFT के समर्थक कहेंगे कि वे स्प्रेड को कम करके और अन्य दुर्भावनापूर्ण रणनीतियों, जैसे स्पूफिंग, के होने की संभावना को कम करके तरलता में सुधार करते हैं।

अन्य लोग कहेंगे कि ऐसी गति अनुचित है। गैर-HFT दर सीमाओं