Giới Thiệu

Chào mừng bạn đến với bài viết chi tiết về dự án mới nhất của tôi: một buffer vòng không khóa được triển khai bằng C++17 hiện đại, được thiết kế đặc biệt cho các yêu cầu về độ trễ cực thấp trong giao dịch tần số cao và các hệ thống tài chính thời gian thực.

Tại Sao Điều Này Quan Trọng

Trong các lĩnh vực như giao dịch tần số cao (HFT), từng micro giây — thậm chí là nan giây — có thể chuyển đổi trực tiếp thành những giao dịch cạnh tranh. Việc giao tiếp giữa các luồng một cách hiệu quả và dự đoán được là yếu tố nền tảng.

Các hàng đợi dựa trên mutex truyền thống thường gây ra hiện tượng chặn và jitter. Tôi đã thiết kế một hàng đợi Chỉ Sản Xuất Một Người (Single Producer Single Consumer - SPSC) vững chắc sử dụng các phép toán nguyên tử để loại bỏ các khóa trong khi vẫn đảm bảo tính chính xác.

Điểm Nổi Bật Trong Kỹ Thuật

Tính Đồng Thời Không Khóa

Sử dụng std::atomic trong C++ với ngữ nghĩa acquire-release để đồng bộ hóa mà không cần khóa.

Tối Ưu Hóa Cache

Áp dụng căn chỉnh dòng cache và kích thước là số mũ của hai để tối ưu hóa việc wrap-around.

Kiểm Soát Nền Tảng

Sử dụng việc gán luồng, nâng cao ưu tiên, và tiền hiệu suất bộ nhớ để giảm thiểu jitter từ hệ điều hành và tránh các lỗi trang.

Đo Lường Hiệu Suất

Phát triển một bộ kiểm tra toàn diện để ghi lại các phần trăm độ trễ (từ 50% đến 99.99%) và thử nghiệm áp lực với hơn một tỷ thông điệp.

Kết Quả

Đạt được hơn 111 triệu phép toán mỗi giây với độ trễ trung bình dưới 10 nan giây, và giảm 94% độ trễ đuôi thông qua các tối ưu hóa nền tảng tập trung.

Các Bước Tiếp Theo

Khám phá việc phân bổ bộ nhớ nhận thức NUMA, các chiến lược gộp và mạng bypass kernel như DPDK để đạt được hiệu suất tốt hơn nữa.

Tham Gia Cùng Chúng Tôi

Dự án hoàn toàn mã nguồn mở với tài liệu chi tiết và các bản xây dựng có thể tái tạo thông qua CMake.

Kiểm tra kho lưu trữ tại: https://github.com/cale-cmd/ultra-low-latency-ring-buffer

Rất mong nhận được phản hồi và sự hợp tác của bạn!