模型上下文协议（MCP）建立在灵活、可扩展的架构上，实现了 LLM 应用程序和集成之间的无缝通信。本文档涵盖了核心架构组件和概念。

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概述

MCP 遵循客户端-服务器架构，其中：
  • 主机是启动连接的 LLM 应用程序（如 Claude Desktop 或 IDE）
  • 客户端在主机应用程序内部与服务器维持 1:1 连接
  • 服务器向客户端提供上下文、工具和提示

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核心组件

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协议层

协议层处理消息框架、请求/响应链接和高级通信模式。 
class Protocol<Request, Notification, Result> {
    // Handle incoming requests
    setRequestHandler<T>(schema: T, handler: (request: T, extra: RequestHandlerExtra) => Promise<r>): void

    // Handle incoming notifications
    setNotificationHandler<T>(schema: T, handler: (notification: T) => Promise<void>): void

    // Send requests and await responses
    request<T>(request: Request, schema: T, options?: RequestOptions): Promise<T>

    // Send one-way notifications
    notification(notification: Notification): Promise<void>
}
关键类包括：
  • Protocol
  • Client
  • Server

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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. 标准输入输出传输
    • 使用标准输入/输出进行通信
    • 适用于本地进程
  2. HTTP 与 SSE 传输
    • 使用服务器发送事件（Server-Sent Events）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 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。

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消息类型

MCP 有以下主要消息类型：
  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?: { ... };
}

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连接生命周期

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1. 初始化

  1. 客户端发送带有协议版本和功能的 initialize 请求
  2. 服务器响应其协议版本和功能
  3. 客户端发送 initialized 通知作为确认
  4. 开始正常的消息交换

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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

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3. 终止

任一方都可以终止连接：
  • 通过 close() 进行干净关闭
  • 传输断开连接
  • 错误条件

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错误处理

MCP 定义了以下标准错误代码： 
enum ErrorCode {
  // Standard JSON-RPC error codes
  ParseError = -32700,
  InvalidRequest = -32600,
  MethodNotFound = -32601,
  InvalidParams = -32602,
  InternalError = -32603
}
SDK 和应用程序可以定义自己的错误代码（大于 -32000）。 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
  • 协议级错误处理程序

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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: {}
  }
});

// Handle requests
server.setRequestHandler(ListResourcesRequestSchema, async () => {
  return {
    resources: [
      {
        uri: "example://resource",
        name: "Example Resource"
      }
    ]
  };
});

// Connect transport
const transport = new StdioServerTransport();
await server.connect(transport);

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最佳实践

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传输选择

  1. 本地通信
    • 对本地进程使用标准输入输出传输
    • 对同一机器通信高效
    • 简单的进程管理
  2. 远程通信
    • 对需要 HTTP 兼容性的场景使用 SSE
    • 考虑安全影响，包括身份验证和授权

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消息处理

  1. 请求处理
    • 彻底验证输入
    • 使用类型安全的模式
    • 优雅地处理错误
    • 实现超时
  2. 进度报告
    • 对长操作使用进度令牌
    • 增量报告进度
    • 在已知时包括总进度
  3. 错误管理
    • 使用适当的错误代码
    • 包含有用的错误消息
    • 在错误时清理资源

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安全考虑

  1. 传输安全
    • 对远程连接使用 TLS
    • 验证连接来源
    • 在需要时实现身份验证
  2. 消息验证
    • 验证所有传入消息
    • 净化输入
    • 检查消息大小限制
    • 验证 JSON-RPC 格式
  3. 资源保护
    • 实现访问控制
    • 验证资源路径
    • 监控资源使用
    • 限制请求速率
  4. 错误处理
    • 不泄露敏感信息
    • 记录与安全相关的错误
    • 实现适当的清理
    • 处理 DoS 场景

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调试和监控

  1. 日志记录
    • 记录协议事件
    • 跟踪消息流
    • 监控性能
    • 记录错误
  2. 诊断
    • 实现健康检查
    • 监控连接状态
    • 跟踪资源使用
    • 性能分析
  3. 测试
    • 测试不同的传输
    • 验证错误处理
    • 检查边缘情况
    • 对服务器进行负载测试