模型上下文协议 (MCP) - 大语言模型的上下文管理标准

Model Context Protocol (MCP) 建立在灵活、可扩展的架构之上，能够实现LLM应用程序与集成之间的无缝通信。本文档介绍了核心架构组件和概念。

概述

MCP采用客户端-服务器架构，其中：

**主机（Hosts）**是发起连接的LLM应用程序（如Claude Desktop或IDE）
**客户端（Clients）**在主机应用程序内部与服务器保持1:1的连接
**服务器（Servers）**为客户端提供上下文、工具和提示

核心组件

协议层

协议层处理消息帧、请求/响应链接和高级通信模式。

class Protocol<Request, Notification, Result> {
    // 处理传入请求
    setRequestHandler<T>(schema: T, handler: (request: T, extra: RequestHandlerExtra) => Promise<Result>): void

    // 处理传入通知
    setNotificationHandler<T>(schema: T, handler: (notification: T) => Promise<void>): void

    // 发送请求并等待响应
    request<T>(request: Request, schema: T, options?: RequestOptions): Promise<T>

    // 发送单向通知
    notification(notification: Notification): Promise<void>
}

class Protocol<Request, Notification, Result> {
    // 处理传入请求
    setRequestHandler<T>(schema: T, handler: (request: T, extra: RequestHandlerExtra) => Promise<Result>): void

    // 处理传入通知
    setNotificationHandler<T>(schema: T, handler: (notification: T) => Promise<void>): void

    // 发送请求并等待响应
    request<T>(request: Request, schema: T, options?: RequestOptions): Promise<T>

    // 发送单向通知
    notification(notification: Notification): Promise<void>
}

class Session(BaseSession[RequestT, NotificationT, ResultT]):
    async def send_request(
        self,
        request: RequestT,
        result_type: type[Result]
    ) -> Result:
        """
        发送请求并等待响应。如果响应包含错误则抛出McpError。
        """
        # 请求处理实现

    async def send_notification(
        self,
        notification: NotificationT
    ) -> None:
        """发送不需要响应的单向通知。"""
        # 通知处理实现

    async def _received_request(
        self,
        responder: RequestResponder[ReceiveRequestT, ResultT]
    ) -> None:
        """处理来自对方的传入请求。"""
        # 请求处理实现

    async def _received_notification(
        self,
        notification: ReceiveNotificationT
    ) -> None:
        """处理来自对方的传入通知。"""
        # 通知处理实现

主要类包括：

Protocol（协议）
Client（客户端）
Server（服务器）

传输层

传输层处理客户端和服务器之间的实际通信。MCP支持多种传输机制：

标准输入输出传输（Stdio transport）
- 使用标准输入/输出进行通信
- 适用于本地进程
HTTP与SSE传输（HTTP with SSE transport）
- 使用服务器发送事件（Server-Sent Events）进行服务器到客户端的消息传输
- 使用HTTP POST进行客户端到服务器的消息传输

所有传输都使用JSON-RPC 2.0来交换消息。有关Model Context Protocol消息格式的详细信息，请参阅规范。

消息类型

MCP有以下主要消息类型：

**请求（Requests）**期望从对方获得响应：

interface Request {
  method: string;
  params?: { ... };
}

**结果（Results）**是对请求的成功响应：

interface Result {
  [key: string]: unknown;
}

**错误（Errors）**表示请求失败：

interface Error {
  code: number;
  message: string;
  data?: unknown;
}

**通知（Notifications）**是不需要响应的单向消息：

interface Notification {
  method: string;
  params?: { ... };
}

连接生命周期

1. 初始化

客户端发送带有协议版本和功能的initialize请求
服务器响应其协议版本和功能
客户端发送initialized通知作为确认
开始正常的消息交换

2. 消息交换

初始化后，支持以下通信模式：

请求-响应：客户端或服务器发送请求，另一方响应
通知：任何一方发送单向消息

3. 终止

任何一方都可以终止连接：

通过close()进行清理关闭
传输断开
错误条件

错误处理

MCP定义了以下标准错误代码：

enum ErrorCode {
  // 标准JSON-RPC错误代码
  ParseError = -32700,
  InvalidRequest = -32600,
  MethodNotFound = -32601,
  InvalidParams = -32602,
  InternalError = -32603
}

SDK和应用程序可以在-32000以上定义自己的错误代码。

错误通过以下方式传播：

对请求的错误响应
传输上的错误事件
协议级错误处理程序

实现示例

以下是实现MCP服务器的基本示例：

import { Server } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/index.js";
import { StdioServerTransport } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/stdio.js";

const server = new Server({
  name: "example-server",
  version: "1.0.0"
}, {
  capabilities: {
    resources: {}
  }
});

// 处理请求
server.setRequestHandler(ListResourcesRequestSchema, async () => {
  return {
    resources: [
      {
        uri: "example://resource",
        name: "Example Resource"
      }
    ]
  };
});

// 连接传输
const transport = new StdioServerTransport();
await server.connect(transport);

import { Server } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/index.js";
import { StdioServerTransport } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/stdio.js";

const server = new Server({
  name: "example-server",
  version: "1.0.0"
}, {
  capabilities: {
    resources: {}
  }
});

// 处理请求
server.setRequestHandler(ListResourcesRequestSchema, async () => {
  return {
    resources: [
      {
        uri: "example://resource",
        name: "Example Resource"
      }
    ]
  };
});

// 连接传输
const transport = new StdioServerTransport();
await server.connect(transport);

import asyncio
import mcp.types as types
from mcp.server import Server
from mcp.server.stdio import stdio_server

app = Server("example-server")

@app.list_resources()
async def list_resources() -> list[types.Resource]:
    return [
        types.Resource(
            uri="example://resource",
            name="Example Resource"
        )
    ]

async def main():
    async with stdio_server() as streams:
        await app.run(
            streams[0],
            streams[1],
            app.create_initialization_options()
        )

if __name__ == "__main__":
    asyncio.run(main)

最佳实践

传输选择

本地通信
- 对本地进程使用stdio传输
- 适用于同一机器上的高效通信
- 简单的进程管理
远程通信
- 在需要HTTP兼容性的场景中使用SSE
- 考虑包括身份验证和授权在内的安全性影响

消息处理

请求处理
- 彻底验证输入
- 使用类型安全的模式
- 优雅地处理错误
- 实现超时机制
进度报告
- 对长时间操作使用进度令牌
- 增量报告进度
- 在已知时包含总进度
错误管理
- 使用适当的错误代码
- 包含有帮助的错误消息
- 在错误时清理资源

安全考虑

传输安全
- 对远程连接使用TLS
- 验证连接来源
- 在需要时实现身份验证
消息验证
- 验证所有传入消息
- 净化输入
- 检查消息大小限制
- 验证JSON-RPC格式
资源保护
- 实现访问控制
- 验证资源路径
- 监控资源使用
- 限制请求速率
错误处理
- 不泄露敏感信息
- 记录安全相关错误
- 实现适当的清理
- 处理DoS场景

调试和监控

日志记录
- 记录协议事件
- 跟踪消息流
- 监控性能
- 记录错误
诊断
- 实现健康检查
- 监控连接状态
- 跟踪资源使用
- 分析性能
测试
- 测试不同的传输
- 验证错误处理
- 检查边缘情况
- 负载测试服务器

开始使用

教程

概念

开发

核心架构

概述

核心组件

协议层

传输层

消息类型

连接生命周期

1. 初始化

2. 消息交换

3. 终止

错误处理

实现示例

最佳实践

传输选择

消息处理

安全考虑

调试和监控

开始使用

教程

概念

开发

​概述

​核心组件

​协议层

​传输层

​消息类型

​连接生命周期

​1. 初始化

​2. 消息交换

​3. 终止

​错误处理

​实现示例

​最佳实践

​传输选择

​消息处理

​安全考虑

​调试和监控

概述

核心组件

协议层

传输层

消息类型

连接生命周期

1. 初始化

2. 消息交换

3. 终止

错误处理

实现示例

最佳实践

传输选择

消息处理

安全考虑

调试和监控