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模型上下文协议(MCP)采用客户端-宿主-服务器架构,其中每个宿主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之间集成AI能力,同时保持清晰的安全边界并隔离关注点。MCP基于JSON-RPC构建,提供了一种有状态的会话协议,专注于客户端与服务器之间的上下文交换和采样协调。

核心组件

宿主

宿主进程作为容器和协调者:
  • 创建并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

每个客户端由宿主创建,并维护一个隔离的服务器连接:
  • 每个服务器建立一个有状态的会话
  • 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
  • 在服务器之间维护安全边界
宿主应用创建并管理多个客户端,每个客户端与特定服务器保持一对一的关系。

服务器

服务器提供专门的上下文和能力:
  • 通过MCP原语暴露资源、工具和提示
  • 独立运行并承担明确职责
  • 通过客户端接口请求采样
  • 必须遵守安全限制
  • 可以是本地进程或远程服务

设计原则

MCP基于若干关键设计原则,这些原则指导其架构和实现:
  1. 服务器应极其易于构建
    • 宿主应用处理复杂的编排职责
    • 服务器专注于特定、明确定义的能力
    • 简单接口最小化实现开销
    • 明确的分离使得代码易于维护
  2. 服务器应高度可组合
    • 每个服务器提供隔离的聚焦功能
    • 多个服务器可以无缝组合
    • 共享协议实现互操作性
    • 模块化设计支持扩展性
  3. 服务器不应读取整个对话,也不应“看到”其他服务器
    • 服务器仅接收必要的上下文信息
    • 完整的对话历史保留在宿主
    • 每个服务器连接保持隔离
    • 服务器间交互由宿主控制
    • 宿主进程强制执行安全边界
  4. 功能可以逐步添加到服务器和客户端
    • 核心协议提供最低限度的必需功能
    • 可根据需要协商额外能力
    • 服务器和客户端独立演进
    • 协议设计考虑未来扩展性
    • 维持向后兼容性

消息类型

MCP定义了三种核心消息类型,基于JSON-RPC 2.0
  • 请求:具有方法和参数并期望响应的双向消息
  • 响应:匹配特定请求ID的成功结果或错误
  • 通知:无需响应的单向消息
每种消息类型都遵循JSON-RPC 2.0规范的结构和传输语义。

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显式声明其支持的功能。能力决定了会话期间可用的协议特性和原语。
  • 服务器声明诸如资源订阅、工具支持和提示模板等功能
  • 客户端声明诸如采样支持和通知处理等功能
  • 双方在整个会话过程中必须遵守声明的能力
  • 可以通过协议扩展协商额外能力
每种能力都会解锁会话期间可使用的特定协议功能。例如:
  • 服务器功能必须在服务器能力中声明
  • 发送资源订阅通知要求服务器声明订阅支持
  • 工具调用要求服务器声明工具能力
  • 采样要求客户端在能力中声明支持
这种能力协商确保客户端和服务器对支持的功能有清晰的理解,同时保持协议的可扩展性。