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模型上下文协议(MCP)采用客户端-主机-服务器架构,其中每个主机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中集成 AI 能力,同时保持清晰的安全边界和职责隔离。MCP 基于 JSON-RPC 构建,提供了一个有状态的会话协议,专注于客户端和服务器之间的上下文交换和采样协调。

核心组件

主机

主机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

每个客户端由主机创建,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
  • 维护服务器之间的安全边界
主机应用程序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 的架构和实现基于以下几个关键设计原则:
  1. 服务器应易于构建
    • 主机应用程序处理复杂的编排职责
    • 服务器专注于特定且定义明确的能力
    • 简单的接口最小化实现开销
    • 明确的分离使代码易于维护
  2. 服务器应高度可组合
    • 每个服务器在隔离中提供专注的功能
    • 可以无缝组合多个服务器
    • 共享协议实现互操作性
    • 模块化设计支持可扩展性
  3. 服务器不应能够读取整个对话,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主机上
    • 每个服务器连接保持隔离
    • 服务器之间的交互由主机控制
    • 主机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
    • 核心协议提供最少的必要功能
    • 可以按需协商附加能力
    • 服务器和客户端独立演进
    • 协议设计支持未来的可扩展性
    • 保持向后兼容性

功能协商

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明确声明其支持的功能。能力决定了会话期间可用的协议功能和原语。
  • 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附加能力
每种能力在会话期间解锁特定的协议功能。例如:
  • 实现的服务器功能必须在服务器的能力中声明
  • 发出资源订阅通知需要服务器声明订阅支持
  • 工具调用需要服务器声明工具能力
  • 采样需要客户端在其能力中声明支持
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。