MCP 协议

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模型上下文协议（MCP）基于一种灵活、可扩展的架构构建，该架构能够实现 LLM 应用程序与集成之间的无缝通信。

Protocol 协议

Transport layer 传输层

MCP 支持两种

  • Stdio transport: 适合本地进程互相调用，标准输入输出
  • HTTP with SSE transport: 适合远程调用，SSE 的HTTP 调用模式

所有传输都使用 JSON-RPC 2.0 来交换消息

Message Type 消息类型

  • Requests: 阻塞等待返回的调用模式，Results 是返回类型，Errors 是错误返回
  • Notifications：通知是不期望得到响应的单向消息

Connection lifecycle 链接生命周期

Initialize 初始化

sequenceDiagram
    participant Client
    participant Server

    Client->>Server: initialize request
    Server->>Client: initialize response
    Client->>Server: initialized notification

    Note over Client,Server: Connection ready for use
  1. 客户端发送带有协议版本和功能的 initialize 请求
  2. 服务器以其协议版本和功能进行响应
  3. 客户端发送 initialized 通知作为确认
  4. 普通消息交换开始

Message exchange 消息交换

  • Request-Response: 请求 - 响应：客户端或服务器发送请求，另一方进行响应
  • Notifications: 通知：任何一方发送单向消息

Termination 终止

  • Clean shutdown via close() 通过 close() 进行干净关闭
  • Transport disconnection 传输断开
  • Error conditions 错误条件

Error handling 错误处理

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enum ErrorCode {
  // Standard JSON-RPC error codes
  ParseError = -32700,
  InvalidRequest = -32600,
  MethodNotFound = -32601,
  InvalidParams = -32602,
  InternalError = -32603
}

SDKs 和应用程序可以在 -32000 之上定义自己的错误代码。

Resources 资源

资源是模型上下文协议（MCP）中的核心原语，它允许服务器公开数据和内容，这些数据和内容可以被客户端读取，并用作 LLM 交互的上下文。

可以包括：

  • File contents 文件内容
  • Database records 数据库记录
  • API responses API 响应
  • Live system data 实时系统数据
  • Screenshots and images 屏幕截图和图像
  • Log files 日志文件
  • And more 并且更多

每个资源都由一个唯一的 URI 标识，并且可以包含文本或二进制数据。

会有 Resource URIs 资源统一资源标识符

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[protocol]://[host]/[path]

> file:///home/user/documents/report.pdf
> postgres://database/customers/schema
> screen://localhost/display1

一般区分为

  • 文本类型： 源代码，配置文件等
  • 二进制资源：二进制资源包含以 base64 编码的原始二进制数据。

Prompts 提示

Prompt structure 提示结构

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{
  name: string;              // Unique identifier for the prompt
  description?: string;      // Human-readable description
  arguments?: [              // Optional list of arguments
    {
      name: string;          // Argument identifier
      description?: string;  // Argument description
      required?: boolean;    // Whether argument is required
    }
  ]
}

Discovering prompts 发现提示

客户端可以通过 prompts/list 端点发现可用的提示

Using prompts 使用提示

要使用提示，客户端发出一个 prompts/get 请求：

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// Request
{
  method: "prompts/get",
  params: {
    name: "analyze-code",
    arguments: {
      language: "python"
    }
  }
}

// Response
{
  description: "Analyze Python code for potential improvements",
  messages: [
    {
      role: "user",
      content: {
        type: "text",
        text: "Please analyze the following Python code for potential improvements:\n\n```python\ndef calculate_sum(numbers):\n    total = 0\n    for num in numbers:\n        total = total + num\n    return total\n\nresult = calculate_sum([1, 2, 3, 4, 5])\nprint(result)\n```"
      }
    }
  ]
}

Tools 工具

MCP 中的工具允许服务器公开可执行函数，这些函数可由客户端调用，并被 LLMs 用于执行操作。工具的关键方面包括：

  • Discovery: 客户端可以通过 tools/list 端点列出可用工具
  • Invocation: 使用 tools/call 端点调用工具，其中服务器执行请求的操作并返回结果
  • Flexibility: 工具的范围可以从简单的计算到复杂的 API 交互

结果如下

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{
  name: string;          // Unique identifier for the tool
  description?: string;  // Human-readable description
  inputSchema: {         // JSON Schema for the tool's parameters
    type: "object",
    properties: { ... }  // Tool-specific parameters
  },
  annotations?: {        // Optional hints about tool behavior
    title?: string;      // Human-readable title for the tool
    readOnlyHint?: boolean;    // If true, the tool does not modify its environment
    destructiveHint?: boolean; // If true, the tool may perform destructive updates
    idempotentHint?: boolean;  // If true, repeated calls with same args have no additional effect
    openWorldHint?: boolean;   // If true, tool interacts with external entities
  }
}
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Sampling 采样

采样是一个强大的 MCP 功能，它允许服务器通过客户端请求 LLM 补全，在保持安全和隐私的同时实现复杂的代理行为。

  1. 服务器向客户端发送一个 sampling/createMessage 请求
  2. 客户端审查请求并可以对其进行修改
  3. 来自 LLM 的客户端样本
  4. 客户端审查完成情况
  5. 客户端将结果返回给服务器

这种人机循环设计确保用户能够控制 LLM 所看到和生成的内容。

Roots 根

根是 MCP 中的一个概念，它定义了服务器可以运行的边界。它们为客户端提供了一种向服务器告知相关资源及其位置的方式。

根具有几个重要的用途：

  • Guidance: 它们向服务器告知相关资源和位置
  • Clarity: 根使哪些资源是您工作区的一部分变得清晰
  • Organization: 多个根允许您同时处理不同的资源