MCP 核心概念

深入理解 MCP 的架构设计和核心概念。

协议基础

MCP 基于 JSON-RPC 2.0 消息格式，建立有状态的连接，支持服务端和客户端能力协商。

消息格式

MCP 所有消息都遵循 JSON-RPC 2.0 格式：

// 请求消息
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": "unique-request-id",
  "method": "tools/list",
  "params": {
    // 方法参数
  }
}

// 响应消息
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": "unique-request-id",
  "result": {
    // 返回结果
  }
}

// 错误响应
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": "unique-request-id",
  "error": {
    "code": -32600,
    "message": "Invalid Request"
  }
}

三大核心功能

1. Tools（工具）

工具是 AI 模型可以调用的函数。每个工具都有：

• 名称：唯一标识符
• 描述：说明工具用途
• 输入模式：参数定义

from mcp.types import Tool

Tool(
    name="get_weather",
    description="获取指定城市的天气信息",
    inputSchema={
        "type": "object",
        "properties": {
            "city": {
                "type": "string",
                "description": "城市名称"
            }
        },
        "required": ["city"]
    }
)

工具调用流程：

1. 客户端调用 tools/list 获取可用工具
2. LLM 决定使用哪个工具及其参数
3. 客户端调用 tools/call 执行工具
4. 服务器执行并返回结果
5. LLM 根据结果生成响应

2. Resources（资源）

资源是服务器向客户端提供的上下文数据，可以是：

• 文件内容
• 数据库查询结果
• API 响应
• 任意二进制数据

from mcp.types import Resource

Resource(
    uri="file:///project/README.md",
    name="项目说明文件",
    description="项目的 README 文档",
    mimeType="text/markdown"
)

资源列表：

@server.list_resources()
async def list_resources():
    return [
        Resource(
            uri="config://app/settings",
            name="应用设置",
            description="当前应用配置"
        )
    ]

3. Prompts（提示）

预定义的提示模板，用于标准化常见工作流：

from mcp.types import Prompt

Prompt(
    name="review_code",
    description="代码审查助手",
    arguments=[
        PromptArgument(
            name="file",
            description="要审查的文件路径",
            required=True
        )
    ]
)

生命周期

连接初始化

1. 客户端初始化：发送 initialize 请求，包含客户端能力
2. 服务器响应：返回服务器能力和协议版本
3. 初始化确认：客户端发送 initialized 通知

# 客户端初始化
{
  "method": "initialize",
  "params": {
    "protocolVersion": "2024-11-05",
    "capabilities": {
      "tools": {},
      "resources": {}
    },
    "clientInfo": {
      "name": "my-app",
      "version": "1.0.0"
    }
  }
}

# 服务器响应
{
  "result": {
    "protocolVersion": "2024-11-05",
    "capabilities": {
      "tools": {},
      "resources": {},
      "prompts": {}
    },
    "serverInfo": {
      "name": "mcp-server",
      "version": "1.0.0"
    }
  }
}

会话管理

连接是有状态的，服务器可以主动发送通知：

• 日志通知：服务器日志输出
• 提示通知：用户输入请求
• 采样通知：服务器请求 LLM 推理

连接关闭

{
  "method": "shutdown"
}
// 等待响应后关闭连接

能力协商

MCP 支持服务端和客户端能力协商，允许双方声明支持的功能：

客户端能力

client_capabilities = {
    "tools": {},  # 支持工具调用
    "resources": {
        "subscribe": True  # 支持资源订阅
    },
    "sampling": {}  # 支持采样
}

服务器能力

server_capabilities = {
    "tools": {
        "listChanged": True  # 工具列表可能变化
    },
    "resources": {
        "subscribe": True,
        "listChanged": True
    },
    "prompts": {},
    "logging": {}
}

安全原则

MCP 强调安全性，以下是核心安全原则：

1. 用户授权

• 主机必须在暴露用户数据前获得明确同意
• 用户必须能够审查和授权所有操作

2. 工具安全

工具代表任意代码执行，需要谨慎处理：

• 不信任服务器提供的工具描述
• 实施适当的访问控制
• 提供清晰的 UI 展示工具执行情况

3. 数据保护

• 不在未经用户同意的情况下传输数据
• 实现适当的数据保护措施

进一步学习

• 工具系统详解：深入了解工具的定义和使用
• 资源管理：学习如何提供资源数据
• 提示模板：创建可重用的提示