核心架构

模型上下文协议（MCP）建立在灵活、可扩展的架构之上，使LLM应用程序和集成之间能够无缝通信。本文档涵盖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
• 服务器向客户端提供上下文、工具和提示

核心组件

协议层

协议层处理消息帧、请求/响应链接和高级通信模式。

TypeScript

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

    // 处理传入通知
    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>
}

Python

class Session(BaseSession[RequestT, NotificationT, ResultT]):
    async def send_request(
        self,
        request: RequestT,
        result_type: type[Result]
    ) -> Result:
        """
        发送请求并等待响应。如果响应包含错误，则抛出McpError。
        """
        # 请求处理实现

    async def send_notification(
        self,
        notification: NotificationT
    ) -> None:
        """发送不期望响应的单向通知。"""
        # 通知处理实现

    async def _received_request(
        self,
        responder: RequestResponder[ReceiveRequestT, ResultT]
    ) -> None:
        """处理来自另一方的传入请求。"""
        # 请求处理实现

    async def _received_notification(
        self,
        notification: ReceiveNotificationT
    ) -> None:
        """处理来自另一方的传入通知。"""
        # 通知处理实现

关键类包括：

• Protocol
• Client
• Server

传输层

传输层处理客户端和服务器之间的实际通信。MCP支持多种传输机制：

1. Stdio传输

   • 使用标准输入/输出进行通信
   • 适用于本地进程

2. HTTP with SSE传输

   • 使用服务器发送事件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

所有传输都使用JSON-RPC 2.0来交换消息。有关模型上下文协议消息格式的详细信息，请参见规范。

消息类型

MCP有以下主要类型的消息：

1. 请求期望从另一方获得响应：

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

2. 结果是对请求的成功响应：

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

3. 错误表示请求失败：

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

4. 通知是不期望响应的单向消息：

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

连接生命周期

1. 初始化

1. 客户端发送带有协议版本和能力的initialize请求
2. 服务器响应其协议版本和能力
3. 客户端发送initialized通知作为确认
4. 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

任一方都可以终止连接：

• 通过close()进行清理关闭
• 传输断开连接
• 错误条件

错误处理

MCP定义了这些标准错误代码：

enum ErrorCode {
  // 标准JSON-RPC错误代码
  ParseError = -32700,
  InvalidRequest = -32600,
  MethodNotFound = -32601,
  InvalidParams = -32602,
  InternalError = -32603
}

SDK和应用程序可以在-32000以上定义自己的错误代码。

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
• 协议级错误处理器

实现示例

这是实现MCP服务器的基本示例：

TypeScript

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);

Python

import asyncio
import mcp.types as types
from mcp.server import Server
from mcp.server.stdio import stdio_server

app = Server("example-server")

最佳实践

在实现MCP时：

1. 遵循协议规范
2. 实现适当的错误处理
3. 使用类型安全
4. 处理连接生命周期
5. 实现重连机制
6. 添加日志记录
7. 考虑性能优化
8. 实现安全措施
9. 测试边界情况
10. 保持代码可维护性

安全考虑

在实现MCP时：

• 加密通信
• 验证消息完整性
• 实现访问控制
• 防止消息注入
• 处理敏感数据
• 监控异常活动
• 实现速率限制
• 审计系统日志