(十二)web3面试--撮合交易

1.撮合引擎怎么设计的？

基于内存计算的撮合引擎，要满足以下的几点：
低延迟、撮合的确定性、可恢复、要与风控平台解耦

整体链路是：API-风控-撮合引擎（内存）-成交落库-资产变更
撮合只做一件事：确定成交结果，不直接操作资产（在 cex中撮合引擎只计算保存撮合的结果，不直接操作资产，它只会产出成交事件，推送给资产系统，行情系统，推送系统）

(1.1)那么问题来了，资产什么时候被操作

用户下单
↓
风控系统冻结资产（这一步已经发生）
↓
撮合引擎计算成交结果（不碰钱）
↓
成交事件 Trade
↓
资产系统消费 Trade
↓
真正修改账户余额

(1.2)资产变化要做到可回放，可审计

可回放指：不依赖账户当前状态，只靠交易历史账单，即可把账户状态从 0 算出来，并且和现在结果一致

(1.3)流水表越来越大，重放一次要几个小时，怎么办？

做增量回放，而不是全量回放；定期回放给出一个确切标点，定期把这个回放结果冻结成一个可信状态
一般高频账户，每1000 条交易记录做一次或者每 5 分钟回放一次；低频用户一般为每日做一次

(1.4)成交事件发给资产系统失败了，怎么办？ 撮合已经成功了，钱还没变，系统怎么保证最终一致？

只要资产没入账，交易在系统层面就是「未完成态」，必须通过可靠事件 + 重试 + 幂等 + 对账补偿 保证最终一致

撮合成功时，做的不是“转钱”，而是生成一笔不可变的成交事件

事件怎么保证不丢？

• 1、写成交表 trade
• 2、写 event_outbox

异步投递消息：失败重试，MQ挂了等恢复，不影响前面撮合总流水

兜底: 定时扫描交易表，查看已经撮合成功的单和资产流水变里，有没有对应的资产变化流水；有对应的流水，修改对应的资产变化状态，没有则重发；（重复时需要避免重复消费）

2.撮合引擎涉及到哪些表或数据结构

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class OrderBook {
    TreeMap<Price, OrderQueue> bids; // 买单，价格倒序
    TreeMap<Price, OrderQueue> asks; // 卖单，价格正序
}

TreeMap：保证价格有序
OrderQueue：同价位 FIFO（时间优先）

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-- 订单表
orders (
  order_id,
  user_id,
  symbol,
  side,
  price, -- 订单委托价格（限价单）
  amount,-- 订单的【原始委托总量】
  filled_amount,--订单【累计已成交量】（不是“本次”）
  status,
  created_at
)

–快照表，挂单表，资产变更流水表，资产冻结表

3.撮合引擎的执行流程是怎样的？

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 新订单进来
    ↓
 检查最优对手价
    ↓
while (可成交 && qty > 0)
   - 从对手price queue 取 head
   - 成交min(qty)
   - 生成Trade
   - 更新两边剩余量
   - 如果对手单完了 → 出队
   - 如果 price 队列空 → remove price
    ↓
如果自己还有剩余
   - 挂入自己的 price → queue
否则
   - 订单结束，生命周期完结

4.撮合引擎怎么确保是单线程的？以及为啥不设计成多线程？如果设计成多线程会引发哪些问题？

撮合引擎怎么确保单线程？
撮合系统采用的是 Single Writer 架构。
网关层按对应币对儿的symbol做确定性路由，同一交易对在任一时刻只会被一个撮合执行流处理。
其他节点只做热备和状态订阅，不参与写入。
主备切换是通过事件日志replay完成的，不存在双写窗口，因此可以保证顺序一致性和可回放性

为何不设计成单线程？
1.单核单线程CPU 跑满的情况下，基于内存的撮合，10 万级别TPS可以做到毫秒级延迟
2.单线程没有锁，内存连续 cache命中率高；指令路径短
3.金融系统的设计是基于确定性和可回放性，对于撮合来说最终的是顺序一致结果唯一，通过“一个交易对一个线程”的模型，交易所把并发问题前移到路由层，用内存换无锁，用确定性换稳定性。

设计成多线程会面临的问题？
多线程撮合最大的问题不是性能，而是破坏了撮合结果的确定性。
在多线程环境下，很难严格保证价格优先、时间优先，成交顺序依赖线程调度，导致结果不可重放。
即使通过锁保证互斥，也无法保证顺序公平性，反而引入延迟抖动、死锁和一致性风险。
因此主流交易所采用single-writer架构，用单线程换确定性，用内存换稳定

5.交易所有哪些模块？

交易所 = 钱包 + 账户 + 交易 + 撮合 + 清算 + 行情 + 风控