Arquitetura do sistema de comércio algorítmico Anteriormente neste blog, escrevi sobre a arquitetura conceitual de um sistema de negociação algorítmico inteligente, bem como os requisitos funcionais e não funcionais de um sistema de comércio algorítmico de produção. Desde então, criei uma arquitetura de sistema que, acredito, poderia satisfazer esses requisitos arquitetônicos. Nesta publicação, descreverei a arquitetura seguindo as diretrizes do sistema ISOIECIEEE 42010 e padrão de descrição da arquitetura de engenharia de software. De acordo com este padrão, uma descrição de arquitetura deve: Conter várias visualizações arquitetônicas padronizadas (por exemplo, em UML) e Manter a rastreabilidade entre decisões de design e requisitos arquitetônicos. Definição de arquitetura de software. Ainda não existe consenso sobre o que é uma arquitetura de sistemas. No contexto deste artigo, é definido como a infra-estrutura dentro da qual os componentes do aplicativo que satisfazem os requisitos funcionais podem ser especificados, implantados e executados. Os requisitos funcionais são as funções esperadas do sistema e seus componentes. Os requisitos não funcionais são medidas através das quais a qualidade do sistema pode ser medida. Um sistema que satisfaça plenamente seus requisitos funcionais ainda pode deixar de atender às expectativas se os requisitos não funcionais forem deixados insatisfeitos. Para ilustrar este conceito, considere o seguinte cenário: um sistema de negociação algorítmico que você acabou de comprar construído faz excelentes decisões de negociação, mas é completamente inoperacional com os sistemas de gestão e contabilidade de risco das organizações. Esse sistema atenderá às suas expectativas Arquitetura conceitual Uma visão conceitual descreve conceitos e mecanismos de alto nível que existem no sistema no mais alto nível de granularidade. Nesse nível, o sistema de negociação algorítmica segue uma arquitetura orientada a eventos (EDA) dividida em quatro camadas e dois aspectos arquitetônicos. Para cada camada e referência de aspecto arquiteturas e padrões são usados. Os padrões arquitetônicos são estruturas comprovadas e genéricas para alcançar requisitos específicos. Os aspectos arquitetônicos são preocupações transversais que abrangem múltiplos componentes. Arquitetura orientada a eventos - uma arquitetura que produz, detecta, consome e reage a eventos. Os eventos incluem movimentos do mercado em tempo real, eventos ou tendências complexas e eventos comerciais, e. Enviando um pedido. Este diagrama ilustra a arquitetura conceitual do sistema de negociação algorítmica Arquiteturas de referência Para usar uma analogia, uma arquitetura de referência é semelhante aos planos para uma parede de suporte de carga. Esta impressão em azul pode ser reutilizada para vários projetos de construção independentemente do edifício que está sendo construído, pois satisfaz um conjunto de requisitos comuns. Da mesma forma, uma arquitetura de referência define um modelo contendo estruturas genéricas e mecanismos que podem ser usados para construir uma arquitetura de software concreta que satisfaça requisitos específicos. A arquitetura do sistema de negociação algorítmica usa uma arquitetura baseada em espaço (SBA) e um controlador de exibição de modelo (MVC) como referências. São também utilizadas boas práticas como o armazenamento de dados operacionais (ODS), o padrão de transformação e carregamento de extratos (ETL) e um data warehouse (DW). Controlador de exibição de modelo - um padrão que separa a representação de informações da interação dos usuários com ela. Arquitetura baseada em espaço - especifica uma infra-estrutura onde as unidades de processamento acopladas vagamente interagem entre si através de uma memória associativa compartilhada chamada espaço (mostrado abaixo). Visão estrutural A visão estrutural de uma arquitetura mostra os componentes e subcomponentes do sistema de negociação algorítmica. Ele também mostra como esses componentes são implantados em infra-estrutura física. Os diagramas UML utilizados nesta visão incluem diagramas de componentes e diagramas de implantação. Abaixo está a galeria dos diagramas de implantação do sistema de negociação algorítmico geral e as unidades de processamento na arquitetura de referência SBA, bem como diagramas de componentes relacionados para cada uma das camadas. Táticas arquitetônicas De acordo com o instituto de engenharia de software, uma tática arquitetônica é um meio de satisfazer um requisito de qualidade, manipulando algum aspecto de um modelo de atributo de qualidade através de decisões de design arquitetônico. Um exemplo simples usado na arquitetura do sistema de negociação algorítmica é manipular uma loja de dados operacional (ODS) com um componente de consulta contínua. Este componente analisaria continuamente o ODS para identificar e extrair eventos complexos. As seguintes táticas são usadas na arquitetura: o padrão de disruptor nas filas de evento e ordem Memória compartilhada para as filas de eventos e pedidos Idioma de consulta contínuo (CQL) na filtragem de dados ODS com o padrão de design do filtro em dados recebidos Algoritmos de evitação de congestionamentos em todos Conexões de entrada e saída Gerenciamento de fila ativa (AQM) e notificação de congestionamento explícito Recursos de computação de mercadorias com capacidade de atualização (escalável) Redundância ativa para todos os pontos de falha únicos Indicação e estruturas de persistência otimizadas no backup regular de dados ODS e scripts de limpeza para ODS Histórico de transações em todos os bancos de dados Súmrios para todas as ordens para detectar falhas Anotar eventos com timestamps para ignorar eventos obsoletos Regras de validação de pedidos, por exemplo, Quantidades de comércio máximo Componentes de comerciante automatizado usam um banco de dados em memória para análise Autenticação em dois estágios para interfaces de usuário conectando-se à ATs Criptografia em interfaces de usuário e conexões ao padrão de design ATs Observer para o MVC para gerenciar vistas. A lista acima é apenas um projeto pequeno Decisões que identifiquei durante o projeto da arquitetura. Não é uma lista completa de táticas. À medida que o sistema está sendo desenvolvido, táticas adicionais devem ser empregadas em vários níveis de granularidade para atender aos requisitos funcionais e não funcionais. Abaixo estão três diagramas que descrevem o padrão de design do disruptor, o padrão de design do filtro e o componente de consulta contínua. Visão comportamental Esta visão de uma arquitetura mostra como os componentes e camadas devem interagir um com o outro. Isso é útil ao criar cenários para testar projetos de arquitetura e para entender o sistema de ponta a ponta. Essa visão consiste em diagramas de seqüência e diagramas de atividades. Diagramas de atividades que mostram o processo interno dos sistemas de negociação algorítmica e como os comerciantes devem interagir com o sistema de negociação algorítmica são mostrados abaixo. Tecnologias e estruturas O passo final na concepção de uma arquitetura de software é identificar possíveis tecnologias e estruturas que possam ser utilizadas para realizar a arquitetura. Como princípio geral, é melhor aproveitar as tecnologias existentes, desde que satisfaçam adequadamente os requisitos funcionais e não funcionais. Uma estrutura é uma arquitetura de referência realizada, e. JBoss é uma estrutura que realiza a arquitetura de referência JEE. As seguintes tecnologias e estruturas são interessantes e devem ser consideradas na implementação de um sistema de negociação algorítmica: a CUDA - NVidia tem uma série de produtos que suportam modelagem de finanças computacionais de alto desempenho. Pode-se alcançar até 50x melhorias de desempenho na execução de simulações de Monte Carlo na GPU em vez da CPU. Rio Apache - Rio é um kit de ferramentas usado para desenvolver sistemas distribuídos. Ele foi usado como uma estrutura para a construção de aplicativos com base no padrão SBA Apache Hadoop - no caso de registro invasivo ser um requisito, então o uso do Hadoop oferece uma solução interessante para o problema dos grandes dados. O Hadoop pode ser implantado em um ambiente em cluster que suporta tecnologias CUDA. AlgoTrader - uma plataforma de negociação algorítmica de código aberto. O AlgoTrader poderia ser implantado no lugar dos componentes do comerciante automatizado. FIX Engine - um aplicativo autônomo que aceita os protocolos do Financial Information Exchange (FIX), incluindo FIX, FAST e FIXatdl. Embora não seja uma tecnologia ou uma estrutura, os componentes devem ser criados com uma interface de programação de aplicativos (API) para melhorar a interoperabilidade do sistema e seus componentes. Conclusão A arquitetura proposta foi projetada para satisfazer requisitos muito genéricos identificados para sistemas de negociação algorítmica. De um modo geral, os sistemas de negociação algorítmica são complicados por três fatores que variam de acordo com cada implementação. Dependências em sistemas externos de negócios e de intercâmbio Desafio de requisitos não funcionais e restrições arquitetônicas em evolução. A arquitetura de software proposta deveria, portanto, ser adaptada caso a caso Para satisfazer requisitos organizacionais e regulamentares específicos, bem como para superar restrições regionais. A arquitetura do sistema de comércio algorítmico deve ser vista como apenas um ponto de referência para indivíduos e organizações que desejam projetar seus próprios sistemas de negociação algorítmica. Para uma cópia completa e fontes usadas, baixe uma cópia do meu relatório. Obrigado. Utilizar diagramas de casos Diagramas de casos de uso Além de introduzir casos de uso como elementos principais no desenvolvimento de software, Jacobson (1994) também introduziu um diagrama para visualizar casos de uso. O diagrama de caso de uso também faz parte da UML. Muitas pessoas acham esse tipo de diagrama útil. No entanto, devo enfatizar que você não precisa desenhar um diagrama para usar casos de uso. Um dos projetos mais eficazes que conheço que usaram casos de uso envolveu manter cada um em um cartão de índice e classificar os cartões em pilhas para mostrar o que precisava construir em cada iteração. A Figura 3-2 mostra alguns dos casos de uso para um sistema de negociação financeira. Figura 3-2. Diagrama de caso de uso Um ator é um papel que um usuário desempenha em relação ao sistema. Existem quatro atores na Figura 3-2: Gerente de Negociação, Comerciante, Vendedor e Sistema de Contabilidade. (Sim, eu sei que seria melhor usar o papel da palavra, mas, aparentemente, houve uma tradução errada do sueco.) Provavelmente haverá muitos comerciantes na organização dada, mas, no que diz respeito ao sistema, todos eles jogam O mesmo papel. Um usuário também pode desempenhar mais de uma função. Por exemplo, um comerciante sênior pode desempenhar o papel de Gerente de Negociação e também ser um comerciante regular, um Trader também pode ser um Vendedor. Ao lidar com atores, é importante pensar sobre papéis e não sobre pessoas ou cargos. Os atores executam casos de uso. Um único ator pode realizar muitos casos de uso ao invés, um caso de uso pode ter vários atores a realizá-lo. Na prática, acho que os atores são mais úteis ao tentar chegar aos casos de uso. Diante de um sistema grande, muitas vezes pode ser difícil encontrar uma lista de casos de uso. É mais fácil, nessas situações, chegar à lista de atores primeiro e depois tentar resolver os casos de uso para cada ator. Os atores não precisam ser humanos, mesmo que os atores sejam representados como figuras de vara dentro de um diagrama de caso de uso. Um ator também pode ser um sistema externo que precisa de algumas informações do sistema atual. Na Figura 3-2, podemos ver a necessidade de atualizar as contas do Sistema de Contabilidade. Existem várias variações sobre o que as pessoas mostram como atores. Algumas pessoas mostram todo sistema externo ou ator humano no diagrama de caso de uso que outros preferem mostrar o iniciador do caso de uso. Eu prefiro mostrar ao ator que obtém valor do caso de uso, que algumas pessoas se referem como o principal ator. No entanto, eu não levo isso longe demais. Estou feliz em ver o sistema contábil obter valor, sem tentar descobrir o ator humano que obtém valor do sistema contábil que implicaria a modelagem do próprio sistema contábil. Dito isto, você sempre deve questionar os casos de uso com os atores do sistema, descobrir quais são os objetivos dos usuários reais e considerar formas alternativas de atingir esses objetivos. Quando estou trabalhando com atores e casos de uso, não me preocupo muito com o relacionamento exato entre eles. Na maioria das vezes, o que eu realmente aprendo são os casos de uso, os atores são apenas uma maneira de chegar lá. Enquanto eu tiver todos os casos de uso, não estou preocupado com os detalhes dos atores. Existem algumas situações em que pode valer a pena seguir os atores mais tarde. O sistema pode precisar de configuração para vários tipos de usuários. Neste caso, cada tipo de usuário é um ator, e os casos de uso mostram o que cada ator precisa fazer. Seguir quem quer casos de uso pode ajudá-lo a negociar prioridades entre vários atores. Alguns casos de uso não possuem links claros para atores específicos. Considere uma empresa de serviços públicos. Claramente, um de seus casos de uso é Send Out Bill. Não é tão fácil identificar um ator associado, no entanto. Nenhuma função de usuário particular solicita uma conta. A conta é enviada ao cliente, mas o cliente não se oporia se não acontecesse. O melhor palpite de um ator aqui é o Departamento de cobrança, na medida em que obtém valor do caso de uso. Mas o faturamento geralmente não está envolvido na execução do caso de uso. Esteja ciente de que alguns casos de uso não aparecerão como resultado do processo de pensar sobre os casos de uso para cada ator. Se isso acontecer, não se preocupe demais. O importante é entender os casos de uso e os objetivos do usuário que eles satisfazem. Uma boa fonte para identificar casos de uso são eventos externos. Pense em todos os eventos do mundo exterior ao qual você deseja reagir. Um determinado evento pode causar uma reação do sistema que não envolve usuários, ou pode causar uma reação principalmente dos usuários. Identificar os eventos que você precisa reagir irá ajudá-lo a identificar os casos de uso. Relacionamentos de casos de uso Além dos links entre atores e casos de uso, você pode mostrar vários tipos de relações entre os casos de uso. O relacionamento de inclusão ocorre quando você tem um pedaço de comportamento que é semelhante em mais de um caso de uso e você não deseja continuar copiando a descrição desse comportamento. Por exemplo, tanto Analyze Risk e Price Deal exigem que você valorize o negócio. Descrever a avaliação do negócio envolve um pedaço justo de escrita, e eu odeio copiar e colar. Então, tirei um caso de uso de Value Deal separado para esta situação e referi-lo a partir dos casos de uso originais. Você usa generalização de casos de uso quando você possui um caso de uso que é semelhante a outro caso de uso, mas faz um pouco mais. Com efeito, isso nos dá outra maneira de capturar cenários alternativos. No nosso exemplo, o caso básico de uso é Capture Deal. Este é o caso em que tudo funciona sem problemas. As coisas podem prejudicar a captura suave de um acordo, no entanto. Um é quando um limite é excedido por exemplo, o valor máximo que a organização comercial estabeleceu para um determinado cliente. Aqui não realizamos o comportamento usual associado ao caso de uso dado, realizamos uma alternativa. Poderíamos colocar essa variação dentro do caso de uso do Capture Deal como alternativa, como no caso de uso do Buy a Product que eu descrevii anteriormente. No entanto, podemos achar que esta alternativa é suficientemente diferente para merecer um caso de uso separado. Nós colocamos o caminho alternativo em um caso de uso especializado que se refere ao caso de uso básico. O caso de uso especializado pode substituir qualquer parte do caso de uso básico, embora ainda seja sobre como satisfazer o mesmo objetivo essencial do usuário. Um terceiro relacionamento, que não mostrei na Figura 3-2, é chamado de extensão. Essencialmente, isso é semelhante à generalização, mas com mais regras. Com esta construção, o caso de uso extensivo pode adicionar comportamento ao caso de uso básico, mas desta vez o caso de uso básico deve declarar certos pontos de extensão e o caso de uso extensivo pode adicionar comportamento adicional somente nesses pontos de extensão. (Figura 3-3.) Figura 3-3. Estender o relacionamento Um caso de uso pode ter muitos pontos de extensão e um caso de uso prolongado pode estender um ou mais desses pontos de extensão. Você indica quais na linha entre os casos de uso no diagrama. A generalização e a extensão permitem que você divida um caso de uso. Durante a elaboração, costumo dividir qualquer caso de uso que seja muito complicado. Eu dividi durante o estágio de construção do projeto se eu achar que eu não posso construir todo o caso de uso em uma iteração. Quando eu dividir, gosto de fazer o caso normal primeiro e as variações mais tarde. Aplica as seguintes regras. Use incluir quando você está se repetindo em dois ou mais casos de uso separados e você deseja evitar a repetição. Use a generalização quando descreve uma variação no comportamento normal e deseja descrevê-la de forma casual. Use estender quando você está descrevendo uma variação no comportamento normal e você deseja usar o formulário mais controlado, declarando seus pontos de extensão em seu caso de uso básico.
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