MCP 的架构与核心概念

前置知识

阅读本文前，建议先了解：

01-MCP 的定义与意义 - 了解 MCP 基本概念

一、MCP 架构概览

MCP 采用客户端 - 服务器架构，包含三个关键角色和两个层次。

1.1 完整架构图

flowchart TB
    subgraph App["📱 应用层"]
        direction LR
        A1["MCP Host (主机)"]
        A2["AI 应用本身<br/>如 Claude Desktop"]
    end
    
    subgraph Logic["⚙️ 逻辑层"]
        direction LR
        B1["MCP Client (客户端)"]
        B2["主机里的连接器<br/>每个服务器对应一个 Client"]
    end
    
    subgraph Service["🔌 服务层"]
        direction LR
        C1["MCP Server (服务器)"]
        C2["提供工具/资源<br/>本地或远程"]
    end
    
    subgraph Comm["📡 通信层"]
        D1["StdIO (本地)"]
        D2["Streamable HTTP (远程)"]
    end
    
    A1 -->|创建 | B1
    B1 -->|通信 | C1
    C1 -.-> D1 & D2
    
    style App fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2,stroke-width:2px,rx:10
    style Logic fill:#fff3e0,stroke:#f57c00,stroke-width:2px,rx:10
    style Service fill:#e8f5e9,stroke:#388e3c,stroke-width:2px,rx:10
    style Comm fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2,stroke-width:2px,rx:10

二、三个核心角色

2.1 MCP Host（主机）

定义：AI 应用本身，负责协调和管理 MCP 客户端。

特性	说明
角色	AI 应用程序的”宿主环境”
职责	创建 MCP Client，管理连接，处理用户交互
例子	Claude Desktop、VS Code、Cursor

[!比喻] Host 是什么？把 Host 想象成”公司总部”——它负责决策和协调，但具体对外联系由业务员完成。

2.2 MCP Client（客户端）

定义：Host 内部的连接器，负责与 MCP Server 通信。

特性	说明
角色	Host 和 Server 之间的”桥梁”
职责	维护连接、获取上下文、转发请求
数量	每个 Server 对应一个 Client

示例场景：
VS Code（Host）连接了 3 个 MCP 服务器：
├─ 文件系统 Server → VS Code 创建 1 个 Client
├─ Sentry Server   → VS Code 创建 1 个 Client
└─ GitHub Server   → VS Code 创建 1 个 Client

总共：1 个 Host + 3 个 Client + 3 个 Server

2.3 MCP Server（服务器）

定义：提供上下文数据的程序。

特性	说明
角色	工具/资源/提示词的提供者
运行位置	本地（StdIO）或远程（HTTP）
例子	文件系统服务器、数据库服务器、Sentry 服务器

"服务器"的含义

MCP Server 的”服务器”指的是提供服务的程序，不代表它一定运行在远程服务器上。本地运行的程序也叫 MCP Server。

2.4 角色关系总结

┌─────────────────────────────────────────────┐
│  角色关系速查                                │
├─────────────────────────────────────────────┤
│  Host    = AI 应用本身（如 Claude Desktop）   │
│  Client  = Host 里的连接器（每个 Server 一个）  │
│  Server  = 提供工具/资源的程序               │
│                                             │
│  类比：                                      │
│  Host    = 公司总部                          │
│  Client  = 业务员（每个合作伙伴配一个）        │
│  Server  = 外部合作伙伴                      │
└─────────────────────────────────────────────┘

三、两个层次

MCP 分为两个层次：数据层和传输层。

3.1 架构分层图

┌─────────────────────────────────────────────┐
│           传输层 (Transport Layer)           │
│  管理通信通道：StdIO 或 Streamable HTTP       │
├─────────────────────────────────────────────┤
│           数据层 (Data Layer)                │
│  定义消息格式、生命周期、核心原语              │
│  (基于 JSON-RPC 2.0 协议)                     │
└─────────────────────────────────────────────┘

3.2 数据层（Data Layer）

核心：基于 JSON-RPC 2.0 的协议。

功能	说明
生命周期管理	连接初始化、能力协商、连接终止
服务器功能	提供 Tools、Resources、Prompts
客户端功能	支持 Sampling、Elicitation、Logging
工具功能	Notifications、Progress Tracking

3.3 传输层（Transport Layer）

管理通信通道和认证。

传输方式	说明	适用场景
StdIO	标准输入/输出流	本地进程间通信
Streamable HTTP	HTTP POST + SSE 流	远程服务器通信

StdIO 传输

┌─────────┐         ┌─────────┐
│  Host   │ ←stdin→ │ Server  │
│         │ ←stdout→│ (本地)   │
└─────────┘         └─────────┘

特点：
✓ 速度快，无网络开销
✓ 适合访问本地文件、数据库
✗ 只能本地通信

Streamable HTTP 传输

┌─────────┐   HTTP   ┌─────────┐
│  Host   │ ──────→ │ Server  │
│         │ ←───────│ (远程)   │
└─────────┘  SSE     └─────────┘

特点：
✓ 支持远程通信
✓ 支持 OAuth、Bearer Token 等认证
✓ 支持 Server-Sent Events 流式响应
✗ 有网络延迟

如何选择？

访问本地资源 → 用 StdIO

连接云服务 → 用 Streamable HTTP

四、三大原语（Primitives）

MCP 定义了三种核心信息类型，服务器可以提供给 AI：

┌─────────────────────────────────────────────┐
│          MCP 三大原语                        │
├─────────────────────────────────────────────┤
│  ┌─────────┐  ┌─────────┐  ┌─────────┐     │
│  │  Tools  │  │Resources│  │ Prompts │     │
│  │  (工具)  │  │ (资源)  │  │ (提示)  │     │
│  ├─────────┤  ├─────────┤  ├─────────┤     │
│  │  执行   │  │  读取   │  │  复用   │     │
│  │  操作   │  │  数据   │  │  模板   │     │
│  └─────────┘  └─────────┘  └─────────┘     │
│       ↓            ↓            ↓           │
│     "做"         "看"         "用"          │
└─────────────────────────────────────────────┘

4.1 Tools（工具）

定义：AI 可以调用的可执行函数。

特性	说明
作用	执行操作（文件操作、API 调用、数据库查询等）
发现方式	`tools/list` - 列出可用工具
调用方式	`tools/call` - 执行工具
例子	读取文件、查询数据库、发送邮件、执行计算

# 示例：定义一个 MCP 工具
@mcp.tool()
def get_weather(city: str) -> str:
    """获取指定城市的天气信息。"""
    return fetch_weather_from_api(city)

4.2 Resources（资源）

定义：AI 可以读取的数据源。

特性	说明
作用	提供上下文信息
发现方式	`resources/list` - 列出可用资源
读取方式	`resources/read` - 读取资源内容
例子	文件内容、数据库表结构、API 响应、配置信息

# 示例：定义一个 MCP 资源
@mcp.resource("config://app/settings")
def get_app_settings() -> str:
    """返回应用程序的配置信息。"""
    return load_settings()

4.3 Prompts（提示模板）

定义：可重复使用的提示词模板。

特性	说明
作用	标准化交互流程
发现方式	`prompts/list` - 列出可用提示
使用方式	`prompts/get` - 获取提示模板
例子	代码审查模板、会议总结模板、问题诊断模板

# 示例：定义一个 MCP 提示模板
@mcp.prompt()
def code_review_prompt(code: str) -> str:
    """生成代码审查的提示模板。"""
    return f"""请审查以下代码：
1. 检查潜在 bug
2. 评估代码风格
3. 提出优化建议
 
代码：
{code}
"""

4.4 原语对比表

原语	作用	AI 行为	典型方法
Tools	执行操作	”做”	`tools/list`, `tools/call`
Resources	读取数据	”看”	`resources/list`, `resources/read`
Prompts	复用模板	”用”	`prompts/list`, `prompts/get`

五、客户端原语

MCP 还定义了客户端可以提供的功能：

原语	说明	使用场景
Sampling	请求 LLM 完成	Server 需要 AI 能力但不想依赖特定模型
Elicitation	请求用户输入	需要用户确认或提供额外信息
Logging	发送日志消息	调试和监控

示例：Sampling 使用场景
MCP Server（数据库查询工具）需要解释查询结果
       ↓
通过 Sampling 请求 Host 的 LLM
       ↓
LLM 生成自然语言解释
       ↓
返回给用户

六、生命周期管理

MCP 连接建立需要经过”握手”过程：

6.1 初始化序列

sequenceDiagram
    autonumber
    participant C as 🖥️ MCP Client
    participant S as 🔌 MCP Server
    
    Note over C,S: 📋 Step 1: 初始化请求
    C->>S: initialize
    Note right of C: 包含客户端信息
    S-->>C: 响应能力
    Note left of S: 告知支持的功能
    
    Note over C,S: ✅ Step 2: 初始化完成通知
    C->>S: notifications/initialized
    Note right of C: 确认初始化完成
    
    Note over C,S: 🔍 Step 3: 发现能力
    C->>S: tools/list
    S-->>C: 返回工具列表
    Note left of S: 可用工具/资源

6.2 能力协商

初始化过程中，双方交换支持的能力：

// 客户端发送
{
  "protocolVersion": "2024-11-05",
  "capabilities": {
    "sampling": {},
    "elicitation": {}
  }
}
 
// 服务器响应
{
  "protocolVersion": "2024-11-05",
  "capabilities": {
    "tools": {},
    "resources": {},
    "prompts": {}
  }
}

七、通知机制（Notifications）

MCP 支持实时更新：

通知类型	说明
工具更新	Server 工具列表变化时通知 Client
资源更新	资源内容变化时通知 Client
进度追踪	长时间操作时报告进度

场景：Server 新增了一个工具

1. Server 添加新工具
2. Server 发送 notification → Client
3. Client 更新工具列表
4. AI 立即可见新工具

通知的优势

不需要重新建立连接，Server 可以主动通知 Client 变化。

八、完整示例：文件系统查询

让我们通过一个完整示例理解 MCP 的工作流程：

flowchart TB
    A["📝 Step 1: 用户提问<br/>「我桌面上有哪些文档？」"]
    --> B["🔍 Step 2: 分析可用工具<br/>发现文件系统 MCP Server"]
    --> C["🔌 Step 3: Client 连接 Server<br/>通过 StdIO 传输请求"]
    --> D["💻 Step 4: Server 执行操作<br/>扫描桌面返回文档列表"]
    --> E["💬 Step 5: 生成自然语言回答<br/>「你的桌面上有 5 个文档」"]
    
    style A fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2,stroke-width:2px
    style B fill:#fff3e0,stroke:#f57c00,stroke-width:2px
    style C fill:#f3e5f5,stroke:#7b1fa2,stroke-width:2px
    style D fill:#e8f5e9,stroke:#388e3c,stroke-width:2px
    style E fill:#c8e6c9,stroke:#2e7d32,stroke-width:2px

九、总结

概念	说明
三层架构	Host（应用）→ Client（连接器）→ Server（服务）
两层协议	数据层（JSON-RPC）+ 传输层（StdIO/HTTP）
三大原语	Tools（执行）、Resources（读取）、Prompts（复用）
生命周期	初始化 → 能力协商 → 发现能力 → 正常通信
通知机制	Server 可以主动通知 Client 变化

核心理解

MCP 的本质是标准化的上下文交换协议——让 AI 能以统一方式获取外部信息。

十、延伸阅读

01-MCP 的定义与意义 - MCP 基本概念回顾
03-MCP 与 Function_Call 的区别 - MCP 与 Function Call 对比
MCP 总览 - 返回 MCP 模块首页
Function Call - Tool/Function Call 基础

日期	更新内容
2026-03-18	初始版本
2026-04-13	基于官方文档重写，补充完整示例

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探索

MCP 的架构与核心概念

一、MCP 架构概览

1.1 完整架构图

二、三个核心角色

2.1 MCP Host（主机）

2.2 MCP Client（客户端）

2.3 MCP Server（服务器）

2.4 角色关系总结

三、两个层次

3.1 架构分层图

3.2 数据层（Data Layer）

3.3 传输层（Transport Layer）

StdIO 传输

Streamable HTTP 传输

四、三大原语（Primitives）

4.1 Tools（工具）

4.2 Resources（资源）

4.3 Prompts（提示模板）

4.4 原语对比表

五、客户端原语

六、生命周期管理

6.1 初始化序列

6.2 能力协商

七、通知机制（Notifications）

八、完整示例：文件系统查询

九、总结

十、延伸阅读

关系图谱

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