核心架构

了解 MCP 如何连接客户端、服务器和 LLM

模型上下文协议（MCP）建立在一个灵活、可扩展的架构之上，使 LLM 应用程序和集成之间的通信无缝进行。本文档涵盖了核心架构组件和概念。

概述

MCP 遵循客户端-服务器架构，其中：

• 主机是 LLM 应用程序（如 Claude 桌面版或 IDE），它们发起连接
• 客户端在主机应用程序内维护与服务器的 1:1 连接
• 服务器向客户端提供上下文、工具和提示

核心组件

协议层

协议层处理消息框架、请求/响应链接和高级通信模式。

• TypeScript
• Python

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，则引发 McpError。
        """
        # 请求处理实现

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

    async def _received_request(
        self,
        responder: RequestResponder[ReceiveRequestT, ResultT]
    ) -> None:
        """处理来自另一方的传入请求。"""
        # 请求处理实现

    async def _received_notification(
        self,
        notification: ReceiveNotificationT
    ) -> None:
        """处理来自另一方的传入通知。"""
        # 通知处理实现

关键类包括：

• Protocol
• Client
• Server

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：

1. Stdio 传输

   • 使用标准输入/输出进行通信
   • 适用于本地进程

2. HTTP 和 SSE 传输

   • 使用服务器发送事件进行服务器到客户端消息传递
   • 使用 HTTP POST 进行客户端到服务器消息传递

所有传输都使用 JSON-RPC 2.0 交换消息。有关模型上下文协议消息格式的详细信息，请参阅规范。

消息类型

MCP 具有以下主要类型的消息：

1. 请求期望来自另一方的响应：

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

2. 结果是对请求的成功响应：

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

3. 错误表示请求失败：

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

4. 通知是单向消息，不期望响应：

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

连接生命周期

1. 初始化

1. 客户端发送 initialize 请求，包含协议版本和功能
2. 服务器响应其协议版本和功能
3. 客户端发送 initialized 通知作为确认
4. 正常消息交换开始

2. 消息交换

初始化后，支持以下模式：

• 请求-响应：客户端或服务器发送请求，另一方响应
• 通知：任一方发送单向消息

3. 终止

任一方可以终止连接：

• 通过 close() 进行干净关闭
• 传输断开
• 错误情况

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 和应用程序可以定义其自己的错误代码，代码大于 -32000。

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：

• TypeScript
• Python

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

1. 本地通信

   • 对于本地进程，使用 stdio 传输
   • 适用于同一台机器的通信
   • 简单的进程管理

2. 远程通信

   • 对于需要 HTTP 兼容性的场景，使用 SSE
   • 考虑包括身份验证和授权在内的安全隐患

消息处理

1. 请求处理

   • 彻底验证输入
   • 使用类型安全的架构
   • 优雅地处理错误
   • 实现超时

2. 进度报告

   • 对于长时间操作，使用进度令牌
   • 增量报告进度