主题
MCP 架构规范
Model Context Protocol (MCP) 采用客户端-服务器架构，通过标准化的 JSON-RPC 协议实现 AI 应用程序与外部数据源和工具的安全连接。
整体架构
┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐
│ AI 应用程序 │ │ MCP 客户端 │ │ MCP 服务器 │
│ │ │ │ │ │
│ - Claude │◄──►│ - 协议处理 │◄──►│ - 工具提供 │
│ - ChatGPT │ │ - 会话管理 │ │ - 资源访问 │
│ - 自定义应用 │ │ - 安全控制 │ │ - 数据集成 │
└─────────────────┘ └─────────────────┘ └─────────────────┘核心组件
1. MCP 客户端
职责: 代表 AI 应用程序与 MCP 服务器通信
主要功能:
- 协议消息处理和路由
- 会话生命周期管理
- 安全策略执行
- 错误处理和重试机制
能力声明:
json
{
"capabilities": {
"roots": { "listChanged": true },
"sampling": {},
"experimental": {}
}
}2. MCP 服务器
职责: 提供工具、资源和提示模板
主要功能:
- 工具执行和结果返回
- 资源内容提供
- 提示模板生成
- 状态管理和持久化
能力声明:
json
{
"capabilities": {
"tools": { "listChanged": true },
"resources": { "subscribe": true, "listChanged": true },
"prompts": { "listChanged": true },
"experimental": {}
}
}通信协议
JSON-RPC 2.0
MCP 基于 JSON-RPC 2.0 标准，支持：
- 请求/响应: 同步操作
- 通知: 异步事件
- 批量操作: 多个请求的批处理
消息格式
json
{
"jsonrpc": "2.0",
"method": "tools/call",
"params": {
"name": "get_weather",
"arguments": {
"location": "San Francisco"
}
},
"id": 1
}传输层
支持的传输方式
1. 标准输入/输出 (stdio)
json
{
"transport": {
"type": "stdio",
"command": "python",
"args": ["-m", "weather_server"]
}
}2. 服务器发送事件 (SSE)
json
{
"transport": {
"type": "sse",
"url": "https://api.example.com/mcp"
}
}3. WebSocket
json
{
"transport": {
"type": "websocket",
"url": "wss://api.example.com/mcp"
}
}安全模型
认证和授权
- 传输层安全: TLS/SSL 加密
- 身份验证: API 密钥、OAuth 2.0
- 授权控制: 基于能力的访问控制
安全边界
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 信任边界 │
│ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ │
│ │ AI 应用程序 │ │ MCP 客户端 │ │ MCP 服务器 │ │
│ │ (信任) │◄──►│ (信任) │◄──►│ (不信任) │ │
│ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘协议生命周期
1. 初始化阶段
mermaid
sequenceDiagram
participant C as 客户端
participant S as 服务器
C->>S: initialize
S->>C: initialized
C->>S: notifications/initialized2. 运行阶段
- 工具调用和执行
- 资源访问和订阅
- 提示模板请求
- 状态同步
3. 终止阶段
- 清理资源和连接
- 保存状态信息
- 优雅关闭
扩展机制
自定义能力
json
{
"capabilities": {
"experimental": {
"customFeature": {
"version": "1.0",
"parameters": ["param1", "param2"]
}
}
}
}插件架构
- 标准插件: 官方维护的功能扩展
- 社区插件: 第三方开发的扩展
- 企业插件: 私有的定制化功能
性能考虑
连接管理
- 连接池: 复用现有连接
- 负载均衡: 分布式服务器部署
- 故障转移: 自动切换备用服务器
缓存策略
- 客户端缓存: 减少重复请求
- 服务器缓存: 提高响应速度
- 分布式缓存: 跨实例数据共享
监控和调试
日志记录
json
{
"timestamp": "2025-01-01T12:00:00Z",
"level": "INFO",
"component": "mcp-client",
"message": "Tool call completed",
"metadata": {
"tool": "get_weather",
"duration": 150,
"success": true
}
}指标收集
- 延迟指标: 请求响应时间
- 吞吐量: 每秒处理的请求数
- 错误率: 失败请求的百分比
- 资源使用: CPU、内存、网络
最佳实践
客户端实现
- 实现健壮的错误处理
- 支持连接重试和故障转移
- 提供详细的日志和监控
- 遵循安全最佳实践
服务器实现
- 设计无状态的服务接口
- 实现高效的资源管理
- 提供清晰的错误信息
- 支持水平扩展