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架构

架构

模型上下文协议（MCP）采用客户端-主机-服务器架构，每个主机可以运行多个客户端实例。这种架构使用户能够在应用程序中集成 AI 功能，同时保持明确的安全边界并隔离关注点。MCP 基于 JSON-RPC 构建，提供有状态会话协议，专注于客户端和服务器之间的上下文交换和采样协调。

核心组件 

graph LR
    subgraph "应用程序主机进程"
        H[主机]
        C1[客户端 1]
        C2[客户端 2]
        C3[客户端 3]
        H --> C1
        H --> C2
        H --> C3
    end

    subgraph "本地机器"
        S1[服务器 1
文件和 Git]
        S2[服务器 2
数据库]
        R1[("本地
资源 A")]
        R2[("本地
资源 B")]

        C1 --> S1
        C2 --> S2
        S1 <--> R1
        S2 <--> R2
    end

    subgraph "互联网"
        S3[服务器 3
外部 API]
        R3[("远程
资源 C")]

        C3 --> S3
        S3 <--> R3
    end

主机

主机进程充当容器和协调器：

  • 创建和管理多个客户端实例
  • 控制客户端连接权限和生命周期
  • 执行安全策略和同意要求
  • 处理用户授权决策
  • 协调 AI/LLM 集成和采样
  • 管理跨客户端的上下文聚合

客户端

每个客户端由主机创建并维护隔离的服务器连接：

  • 每个服务器建立一个有状态会话
  • 处理协议协商和能力交换
  • 双向路由协议消息
  • 管理订阅和通知
  • 维护服务器之间的安全边界

主机应用程序创建和管理多个客户端，每个客户端与特定服务器有 1:1 的关系。

服务器

服务器提供专门的上下文和功能：

  • 通过 MCP 原语公开资源、工具和提示
  • 独立运行，职责明确
  • 通过客户端接口请求采样
  • 必须尊重安全约束
  • 可以是本地进程或远程服务

设计原则

MCP 建立在几个关键设计原则之上，这些原则指导其架构和实现：

  1. 服务器应该非常容易构建

    • 主机应用程序处理复杂的协调责任
    • 服务器专注于特定的、定义明确的功能
    • 简单的接口最小化实现开销
    • 清晰的分离使代码可维护

  2. 服务器应该高度可组合

    • 每个服务器独立提供专注的功能
    • 多个服务器可以无缝组合
    • 共享协议实现互操作性
    • 模块化设计支持可扩展性

  3. 服务器不应该能够读取整个对话，也不应该"窥视"其他服务器

    • 服务器只接收必要的上下文信息
    • 完整的对话历史保存在主机中
    • 每个服务器连接保持隔离
    • 跨服务器交互由主机控制
    • 主机进程执行安全边界

  4. 功能可以逐步添加到服务器和客户端

    • 核心协议提供最少的必需功能
    • 可以根据需要协商额外的能力
    • 服务器和客户端独立发展
    • 协议设计考虑未来可扩展性
    • 保持向后兼容性

消息类型

MCP 基于 JSON-RPC 2.0 定义了三种核心消息类型：

  • 请求：双向消息，包含方法和参数，期望得到响应
  • 响应：成功的结果或与特定请求 ID 匹配的错误
  • 通知：不需要响应的单向消息

每种消息类型都遵循 JSON-RPC 2.0 规范的结构和传递语义。

能力协商

模型上下文协议使用基于能力的协商系统，客户端和服务器在初始化期间明确声明其支持的功能。能力决定了会话期间可用的协议功能和原语。

  • 服务器声明能力，如资源订阅、工具支持和提示模板
  • 客户端声明能力，如采样支持和通知处理
  • 双方必须在整个会话中尊重声明的能力
  • 可以通过协议扩展协商额外能力
sequenceDiagram
    participant Host
    participant Client
    participant Server

    Host->>+Client: 初始化客户端
    Client->>+Server: 使用能力初始化会话
    Server-->>Client: 响应支持的能力

    Note over Host,Server: 具有协商功能的活动会话

    loop 客户端请求
        Host->>Client: 用户或模型发起的操作
        Client->>Server: 请求（工具/资源）
        Server-->>Client: 响应
        Client-->>Host: 更新 UI 或响应模型
    end

    loop 服务器请求
        Server->>Client: 请求（采样）
        Client->>Host: 转发给 AI
        Host-->>Client: AI 响应
        Client-->>Server: 响应
    end

    loop 通知
        Server--)Client: 资源更新
        Client--)Server: 状态变化
    end

    Host->>Client: 终止
    Client->>-Server: 结束会话
    deactivate Server

每种能力都能在会话期间解锁特定的协议功能。例如：

  • 实现的服务器功能必须在服务器的能力中公布
  • 发出资源订阅通知需要服务器声明订阅支持
  • 工具调用需要服务器声明工具能力
  • 采样需要客户端在其能力中声明支持

这种能力协商确保客户端和服务器对支持的功能有明确的理解，同时保持协议的可扩展性。