核心架构

模型上下文协议（MCP）基于灵活、可扩展的架构，实现了大型语言模型（LLM）应用程序与集成之间的无缝通信。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：

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

flowchart LR
    subgraph "主机"
        client1[MCP 客户端]
        client2[MCP 客户端]
    end
    subgraph "服务器进程"
        server1[MCP 服务器]
    end
    subgraph "服务器进程"
        server2[MCP 服务器]
    end

    client1 <-->|传输层| server1
    client2 <-->|传输层| server2

核心组件

协议层

协议层负责消息框架、请求/响应关联以及高级通信模式。

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

    // 处理传入的通知
    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>
}

关键类包括：

Protocol
Client
Server

传输层

传输层处理客户端与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（Stdio）传输
- 使用标准输入/输出进行通信
- 适用于本地进程
HTTP 与 SSE 传输
- 使用服务器发送事件（SSE）进行服务器到客户端的消息传递
- 使用 HTTP POST 进行客户端到服务器的消息传递

所有传输均使用 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 包含以下主要消息类型：

请求期望来自另一方的响应：

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

结果是对请求的成功响应：

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

错误指示请求失败：

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

通知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

sequenceDiagram
    participant Client
    participant Server

    Client->>Server: 初始化请求
    Server->>Client: 初始化响应
    Client->>Server: 已初始化通知

    Note over Client,Server: 连接已准备好使用

客户端发送包含协议版本和功能的 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

任一方均可终止连接：

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 和应用程序可定义高于 -32000 的自定义错误代码。

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
协议级别的错误处理程序

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: "示例资源"
      }
    ]
  };
});

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

最佳实践

传输选择

本地通信
- 对本地进程使用 stdio 传输
- 适用于同一台机器的高效通信
- 进程管理简单
远程通信
- 在需要 HTTP 兼容性的场景中使用 SSE
- 考虑包括认证和授权在内的安全问题

消息处理

请求处理
- 彻底验证输入
- 使用类型安全的模式
- 优雅处理错误
- 实现超时
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
- 提供有帮助的错误消息
- 在错误发生时清理资源

安全考虑

传输安全
- 对远程连接使用 TLS
- 验证连接来源
- 在需要时实施认证
消息验证
- 验证所有传入消息
- 清理输入
- 检查消息大小限制
- 验证 JSON-RPC 格式
资源保护
- 实施访问控制
- 验证资源路径
- 监控资源使用情况
- 限制请求速率
错误处理
- 不要泄露敏感信息
- 记录与安全相关的错误
- 实施适当的清理
- 处理拒绝服务（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
- 实施健康检查
- 监控连接状态
- 跟踪资源使用情况
- 分析性能
测试
- 测试不同传输方式
- 验证错误处理
- 检查边缘情况
- 负载测试服务器

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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#