初识 MCP (Model Context Protocol)

一、MCP 是什么？

Model Context Protocol (MCP) 是 Anthropic 推出的开源标准协议 ，用于连接 AI 应用与外部系统。如果用一个形象的比喻，MCP 就像是 AI 应用的 USB-C 接口------提供了一个标准化的连接方式，让 AI 应用能够与各种数据源、工具和工作流无缝集成。

1.1 为什么需要 MCP？

当前 AI 应用面临的核心挑战：

信息孤岛问题：每个数据源都需要单独的集成方案
开发复杂度高：为每个 AI 应用构建定制化的数据连接器
缺乏标准化：不同厂商的集成方案互不兼容
上下文丢失：AI 在不同工具间切换时难以保持上下文连续性

MCP 通过提供统一的协议标准，将这些碎片化的集成方案替换为单一的标准协议，从根本上解决了这些问题。

二、核心架构设计

2.1 架构组件

MCP 采用经典的客户端-服务器架构，包含以下核心组件：

arduino 复制代码

┌─────────────────┐
│   MCP Host      │  ← AI 应用（如 Claude Desktop）
│  (协调者)        │
└────────┬────────┘
         │
         ├─── MCP Client 1 ──→ MCP Server A (数据库)
         │
         ├─── MCP Client 2 ──→ MCP Server B (文件系统)
         │
         └─── MCP Client 3 ──→ MCP Server C (API 服务)

各组件职责：

MCP Host：AI 应用本身，负责协调多个 MCP 客户端
MCP Client：维护与 MCP 服务器的连接，处理协议通信
MCP Server：提供具体的上下文数据和能力（工具、资源、提示）

2.2 协议设计

MCP 基于 JSON-RPC 2.0 构建，包含两个核心层：

数据层 (Protocol Layer)

定义通信协议格式
管理连接生命周期
处理能力协商机制

传输层 (Transport Layer)

管理通信信道
处理身份认证
支持多种传输方式：
- stdio：用于本地进程通信
- HTTP with SSE：用于远程服务器通信
- 可扩展支持 WebSocket 等其他传输方式

2.3 通信机制

MCP 是一个有状态协议，通信流程如下：

sequenceDiagram Client->>Server: Initialize Request(客户端能力声明) Server-->>Client: Initialize Response(服务器能力声明) Client-)Server: List Tools Request Server-->>Client:Tools List Client-)Server: Tool Call Request Server-->>Client: Tool Result Server-->>Client:Notification (optional)(资源变更通知)

关键特性：

初始化握手建立连接
能力动态发现机制
支持实时通知更新
版本协商保证兼容性

三、三大核心原语

MCP 服务器可以向客户端提供三种类型的能力：

3.1 Resources（资源）

类似文件系统的只读数据源，供客户端读取。

典型应用场景：

数据库查询结果
本地文件内容
API 响应数据
知识库文档

示例：

json 复制代码

{
  "uri": "file:///path/to/document.txt",
  "name": "项目文档",
  "mimeType": "text/plain",
  "description": "项目需求文档"
}

3.2 Tools（工具）

LLM 可调用的可执行函数，实现具体操作。

典型应用场景：

数据库写操作
API 调用
文件系统操作
计算任务

Python 实现示例：

python 复制代码

from mcp.server.fastmcp import FastMCP

mcp = FastMCP("weather")

@mcp.tool()
async def get_weather(city: str, state: str) -> str:
    """获取指定城市的天气信息"""
    # 实现天气查询逻辑
    return f"{city}, {state} 的天气是晴天，温度 25°C"

3.3 Prompts（提示模板）

预编写的任务模板，用于标准化常见操作。

典型应用场景：

代码审查模板
文档生成模板
数据分析流程模板
问题诊断清单

示例：

json 复制代码

{
  "name": "code_review",
  "description": "代码审查提示模板",
  "arguments": [
    {
      "name": "language",
      "description": "编程语言",
      "required": true
    }
  ]
}

四、实战：构建一个 MCP 服务器

让我们通过一个实际示例来理解如何构建 MCP 服务器。

4.1 Python 实现（使用 FastMCP）

python 复制代码

from mcp.server.fastmcp import FastMCP
import sqlite3

# 初始化服务器
mcp = FastMCP("database-server")

@mcp.tool()
async def query_users(limit: int = 10) -> str:
    """查询用户列表"""
    conn = sqlite3.connect('app.db')
    cursor = conn.cursor()
    cursor.execute('SELECT * FROM users LIMIT ?', (limit,))
    results = cursor.fetchall()
    conn.close()
    return str(results)

@mcp.tool()
async def create_user(name: str, email: str) -> str:
    """创建新用户"""
    conn = sqlite3.connect('app.db')
    cursor = conn.cursor()
    cursor.execute(
        'INSERT INTO users (name, email) VALUES (?, ?)',
        (name, email)
    )
    conn.commit()
    user_id = cursor.lastrowid
    conn.close()
    return f"用户创建成功，ID: {user_id}"

# 启动服务器（使用 stdio 传输）
if __name__ == "__main__":
    mcp.run()

4.2 TypeScript/Node.js 实现

typescript 复制代码

import { Server } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/index.js";
import { StdioServerTransport } from "@modelcontextprotocol/sdk/server/stdio.js";

const server = new Server(
  {
    name: "file-server",
    version: "1.0.0",
  },
  {
    capabilities: {
      tools: {},
    },
  }
);

// 注册工具
server.setRequestHandler("tools/list", async () => {
  return {
    tools: [
      {
        name: "read_file",
        description: "读取文件内容",
        inputSchema: {
          type: "object",
          properties: {
            path: {
              type: "string",
              description: "文件路径",
            },
          },
          required: ["path"],
        },
      },
    ],
  };
});

// 处理工具调用
server.setRequestHandler("tools/call", async (request) => {
  if (request.params.name === "read_file") {
    const fs = await import("fs/promises");
    const content = await fs.readFile(request.params.arguments.path, "utf-8");
    return {
      content: [
        {
          type: "text",
          text: content,
        },
      ],
    };
  }
  throw new Error("未知工具");
});

// 启动服务器
const transport = new StdioServerTransport();
await server.connect(transport);

4.3 最佳实践

日志处理：对于基于 stdio 的服务器，永远不要写入 stdout，使用 stderr 或文件日志
错误处理：实现完善的异常处理和错误信息返回
类型安全：使用类型提示和输入验证
文档完善：为每个工具提供清晰的描述和参数说明
安全控制：实现适当的访问控制和参数验证

五、构建 MCP 客户端

5.1 客户端职责

python 复制代码

from anthropic import Anthropic
from mcp import ClientSession, StdioServerParameters
from mcp.client.stdio import stdio_client

class MCPClient:
    def __init__(self):
        self.anthropic = Anthropic()
        self.session = None

    async def connect_to_server(self, server_script_path: str):
        """连接到 MCP 服务器"""
        server_params = StdioServerParameters(
            command="python",
            args=[server_script_path],
        )

        stdio_transport = await stdio_client(server_params)
        self.stdio, self.write = stdio_transport
        self.session = ClientSession(self.stdio, self.write)

        await self.session.initialize()

    async def process_query(self, query: str) -> str:
        """处理用户查询"""
        # 获取可用工具
        tools = await self.session.list_tools()

        # 发送查询到 AI 模型
        response = self.anthropic.messages.create(
            model="claude-3-5-sonnet-20241022",
            max_tokens=4096,
            messages=[{"role": "user", "content": query}],
            tools=[{
                "name": tool.name,
                "description": tool.description,
                "input_schema": tool.inputSchema
            } for tool in tools.tools]
        )

        # 处理工具调用
        if response.stop_reason == "tool_use":
            tool_results = []
            for content in response.content:
                if content.type == "tool_use":
                    result = await self.session.call_tool(
                        content.name,
                        content.input
                    )
                    tool_results.append({
                        "type": "tool_result",
                        "tool_use_id": content.id,
                        "content": result.content
                    })

            # 将工具结果发送回 AI
            final_response = self.anthropic.messages.create(
                model="claude-3-5-sonnet-20241022",
                max_tokens=4096,
                messages=[
                    {"role": "user", "content": query},
                    {"role": "assistant", "content": response.content},
                    {"role": "user", "content": tool_results}
                ]
            )
            return final_response.content[0].text

        return response.content[0].text

5.2 使用示例

python 复制代码

async def main():
    client = MCPClient()

    # 连接到数据库服务器
    await client.connect_to_server("database_server.py")

    # 处理查询
    result = await client.process_query(
        "帮我创建一个名为张三，邮箱是zhangsan@example.com的用户"
    )

    print(result)

# 运行
import asyncio
asyncio.run(main())

六、生态系统与实际应用

6.1 官方参考服务器

Anthropic 提供了多个参考实现：

服务器	功能描述
filesystem	安全的文件系统操作，支持访问控制
git	Git 仓库读取、搜索和操作
github	GitHub API 集成，仓库和问题管理
fetch	Web 内容抓取和转换
memory	基于知识图谱的持久化记忆系统
sequential-thinking	动态问题解决的思维链

6.2 企业级应用

已集成 MCP 的公司和产品：

Block：将 MCP 集成到支付和金融系统
Apollo：GraphQL 开发平台集成
Zed 、Replit 、Codeium 、Sourcegraph：代码编辑器和开发工具
Microsoft：提供 Azure、Microsoft 365 等服务的 MCP 实现

6.3 社区生态

官方 SDK：Python, TypeScript, Kotlin, Java, C#, Ruby
社区驱动的注册中心 ：modelcontextprotocol/registry
微软教程项目 ：mcp-for-beginners 提供跨语言实战示例

七、MCP vs 传统方案

7.1 对比传统集成方式

维度	传统方式	MCP 方式
开发成本	每个数据源需单独实现	一次实现，到处复用
维护难度	多套代码分别维护	统一协议标准
扩展性	添加新数据源需重写集成	实现 MCP 服务器即可
互操作性	厂商方案互不兼容	开放标准，跨平台
上下文保持	工具切换丢失上下文	协议层保持状态

7.2 与 Function Calling 的关系

MCP 不是替代 Function Calling，而是更高层次的抽象：

Function Calling：LLM 层面的工具调用机制
MCP：应用层面的标准化连接协议

MCP 实际上是通过 Function Calling 来调用工具，但提供了：

标准化的工具描述格式
统一的连接和通信机制
可发现和可组合的能力系统

八、技术深入：协议细节

8.1 初始化流程

json 复制代码

// 客户端请求
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 1,
  "method": "initialize",
  "params": {
    "protocolVersion": "2024-11-05",
    "capabilities": {
      "roots": {
        "listChanged": true
      },
      "sampling": {}
    },
    "clientInfo": {
      "name": "ExampleClient",
      "version": "1.0.0"
    }
  }
}

// 服务器响应
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 1,
  "result": {
    "protocolVersion": "2024-11-05",
    "capabilities": {
      "logging": {},
      "prompts": {
        "listChanged": true
      },
      "resources": {
        "subscribe": true,
        "listChanged": true
      },
      "tools": {
        "listChanged": true
      }
    },
    "serverInfo": {
      "name": "ExampleServer",
      "version": "1.0.0"
    }
  }
}

8.2 能力协商机制

MCP 使用能力声明来确定客户端和服务器支持的功能：

客户端可声明的能力：

roots：支持项目根目录管理
sampling：支持 LLM 采样请求

服务器可声明的能力：

tools：提供可调用工具
resources：提供数据资源
prompts：提供提示模板
logging：支持日志记录

8.3 通知机制

服务器可以主动向客户端推送变更通知：

json 复制代码

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "method": "notifications/resources/list_changed",
  "params": {}
}

客户端收到通知后，可以重新获取资源列表以获得最新状态。

九、实战场景示例

9.1 场景一：个性化 AI 助手

需求：构建一个能访问用户日历、邮件和任务管理系统的 AI 助手

实现方案：

python 复制代码

# calendar_server.py
@mcp.tool()
async def get_today_events() -> str:
    """获取今天的日程安排"""
    # 连接 Google Calendar API
    events = calendar_api.get_events(date=today)
    return format_events(events)

@mcp.tool()
async def create_event(title: str, start_time: str, duration: int) -> str:
    """创建新的日程事件"""
    event = calendar_api.create_event(title, start_time, duration)
    return f"事件创建成功: {event.id}"

用户可以自然语言交互：

"今天下午有什么安排？帮我安排一个明天上午 10 点的会议"

9.2 场景二：代码生成工具

需求：AI 根据设计规范自动生成代码

实现方案：

python 复制代码

# design_spec_server.py
@mcp.resource()
async def get_design_spec(component_name: str) -> str:
    """获取组件设计规范"""
    spec = load_spec(component_name)
    return spec.to_json()

@mcp.tool()
async def generate_component(spec: dict) -> str:
    """根据规范生成组件代码"""
    code = code_generator.generate(spec)
    return code

9.3 场景三：企业数据分析

需求：跨部门数据的统一分析

实现方案：

python 复制代码

# Multi-server setup
servers = [
    "sales_db_server",      # 销售数据库
    "hr_api_server",        # 人力资源 API
    "finance_server",       # 财务系统
]

# AI 可以跨系统查询
query = """
分析一下上季度销售业绩与人员投入的关系，
并给出下季度的人力资源建议
"""

十、安全与最佳实践

10.1 安全考虑

访问控制

python 复制代码

@mcp.tool()
async def read_file(path: str) -> str:
    # 验证路径在允许的目录内
    if not is_path_allowed(path):
        raise PermissionError("路径访问被拒绝")
    return read_file_content(path)

参数验证

python 复制代码

from pydantic import BaseModel, validator

class QueryParams(BaseModel):
    limit: int

    @validator('limit')
    def validate_limit(cls, v):
        if v > 1000:
            raise ValueError('limit 不能超过 1000')
        return v

敏感信息处理
- 不在日志中记录敏感数据
- 使用环境变量管理密钥
- 实现适当的身份认证机制

10.2 性能优化

连接池管理

python 复制代码

from contextlib import asynccontextmanager

class DatabaseServer:
    def __init__(self):
        self.pool = create_connection_pool()

    @asynccontextmanager
    async def get_connection(self):
        conn = await self.pool.acquire()
        try:
            yield conn
        finally:
            await self.pool.release(conn)

缓存策略

python 复制代码

from functools import lru_cache

@mcp.tool()
@lru_cache(maxsize=100)
async def get_static_data(key: str) -> str:
    return expensive_computation(key)

并发控制

python 复制代码

import asyncio

semaphore = asyncio.Semaphore(10)  # 限制并发数

@mcp.tool()
async def api_call(endpoint: str) -> str:
    async with semaphore:
        return await fetch(endpoint)

十一、未来展望

11.1 技术演进方向

更丰富的传输层支持
- WebSocket 双向通信
- gRPC 高性能传输
- 云原生部署方案
智能能力发现
- 基于语义的工具推荐
- 自动化的能力组合
- 跨服务器的协同工作
企业级特性
- 更完善的安全机制
- 审计和合规支持
- 多租户隔离

11.2 生态系统建设

MCP 正在构建一个协作式的开源生态：

社区驱动：开发者可以贡献自己的服务器实现
注册中心：便于发现和共享 MCP 服务器
跨平台支持：多语言 SDK 降低接入门槛
标准化演进：通过社区反馈持续改进协议

十二、MCP 实战

从源码角度对比

Codex CLI：（OpenAI）用 Rust 写成一体化 Host，~/.codex/config.toml 的

\[mcp_servers\]\] 片段定义要挂载的 Server（含 command、args、env、工作目录、 速率限制）。它默认把 Server 包在 Codex 的沙箱与审批体系里：每个工具调用都经 过权限检查，长命令会触发"approval"交互，同时把 Server 输出写入结构化日志，供 codex.log 与审计面板消费。底层整合了本地文件树索引、诊断（lint/test）和 plan/ review 工作流，并以 MCP 资源流的形式把这些上下文塞给模型。优点是安全治理彻底、 与 CLI 体验绑定紧密；缺点是可视化和多窗口体验有限，Server 生命周期基本受 Codex 控制，外部想复用需额外做桥接。 * **Claude Code**：（Claude Desktop/VS Code 插件）同样作为 Host，但更偏 IDE 场景。 配置文件 claude_desktop_config.json 或 VS Code 插件设置里的 mcpServers 字段声 明 MCP Server。它把文件树、终端、Run\&Debug 面板对齐到同个会话里，Claude 输出时 会流式显示 modelOutput、toolProgress，并允许用户在工具调用前直接修改参数或拿到 diff。Anthropic 的参考实现大量使用 TS SDK，支持热加载 Server、per-project 覆 盖、以及 UI 级别的冲突提示。Claude Code 的强项是 IDE 深度集成与 Prompt 工程资 产管理；不足在于 CLI 自动化较弱，而且对权限/审批的内置治理比 Codex 稍轻，更多 依赖 IDE 环境或企业版的外围策略。 * **Genim CLI**：（genimxyz/genim 开源仓库）定位成"工作流型" Host：它用 TypeScript 实现，在 genim.config.ts 里用类 Graph 方式声明 MCP Server、资源映射与触发 器。Genim 会把每次模型交互拆成显式的 Node：ResourceFetch、PromptTemplate、 ToolCall，并在 CLI 中输出 DAG 式追踪，方便把上下文拼装过程纳入 CI/CD。它默认支 持把 Server 运行在 Docker/Nix profile 里，强调 reproducible run，以及 CLI 中的 genim run、genim diff。长处是自动化友好、易嵌入现有流水线；短板是交互式体验偏 弱，安全策略需要用户自己在 Docker profile 或 Server 里兜底。 ### 差异与优劣 - **治理与安全**：Codex CLI \> Genim CLI \> Claude Code。Codex 的审批流和沙箱最完 整，Genim 提供容器化但策略自管，Claude Code 更依赖 IDE 权限。 - **交互体验**：Claude Code 在 IDE 内的 UI、上下文回放最强；Codex 在高级 CLI 操作 与调试方面领先；Genim 着重自动化，没有图形界面。 - **生态与可扩展性**：Genim 把工作流开放给脚本最方便；Codex/Claude 都能挂任意 MCP Server，但前者耦合 Codex 沙箱，后者耦合 IDE 环境。 - **默认能力**：Codex 自带大量内置 Server（shell、fs、git、issue）；Claude 依赖 IDE 插件生态；Genim 倚重用户自定义。 **谁更适合哪类团队**\*\*\*\* - 想要"安全高可信、命令行驱动"的团队：Codex CLI。 - 需要"IDE 即时回馈、开发体验优先"的团队：Claude Code。 - 希望"把上下文拼装纳入自动化流水线"的团队：Genim CLI。 ### AI 下一步方向 - **上下文编排层标准化**：三者都在尝试把 RAG、工具、Prompt 合成流程显式化，下一步 会朝"可视化 DAG + 版本化上下文包"演进。 - **细粒度权限治理**：未来 MCP Host 预计会原生支持资源/工具级 RBAC、Secret 委托、 审计事件流。Codex 走得最前，但还需跨 Host 对齐。 - **多代理协作**：把多个 MCP Host/Server 串联，让不同能力代理共享上下文，这对 Genim 的流水线和 Codex 的 plan/review 模式是自然进化。 - **端到端可观测性**：谁能把 modelOutput、toolProgress、resourceUpdated 串成统一追 踪，谁就更易进企业。Genim 已有 DAG 可视化雏形，值得关注。 如需继续深挖，建议：1) 实测在 Codex/Claude/Genim 下挂同一个 Server（如 mcp- git），比较上下文注入效果；2) 根据自身安全需求选主力 Host，再看是否要做二次封 装或把三个结合使用。 ## 十三、总结 MCP (Model Context Protocol) 代表了 AI 应用集成的**范式转变**： ### 核心价值 * ✅ **标准化**：统一的协议规范，替代碎片化集成 * ✅ **开放性**：开源协议，任何人都可以实现和扩展 * ✅ **可组合性**：模块化设计，灵活组合不同能力 * ✅ **跨平台**：多语言支持，适应不同技术栈 * ✅ **易用性**：简洁的 API，快速上手开发 ### 适用场景 * 需要访问多种数据源的 AI 应用 * 企业级 AI 助手开发 * 开发工具的 AI 增强 * 跨系统的智能工作流 ### 开始使用 1. 访问官方文档：[modelcontextprotocol.io](https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fmodelcontextprotocol.io "https://modelcontextprotocol.io") 2. 查看参考实现：[github.com/modelcontex...](https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fmodelcontextprotocol "https://github.com/modelcontextprotocol") 3. 选择适合的 SDK：Python、TypeScript、Java、Kotlin、C#、Ruby 4. 从简单的服务器开始实践 MCP 不仅仅是一个技术协议，更是**AI 应用走向标准化、工程化的重要一步**。随着生态的发展，它有潜力成为 AI 应用集成的事实标准。 *** ** * ** *** **参考资源** * [MCP 官方文档](https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fmodelcontextprotocol.io "https://modelcontextprotocol.io") * [MCP GitHub 组织](https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fmodelcontextprotocol "https://github.com/modelcontextprotocol") * [Anthropic 官方博客](https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fwww.anthropic.com%2Fnews%2Fmodel-context-protocol "https://www.anthropic.com/news/model-context-protocol") * [Microsoft MCP 初学者教程](https://link.juejin.cn?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fmicrosoft%2Fmcp-for-beginners "https://github.com/microsoft/mcp-for-beginners") **关于作者** 如果你对 AI 应用开发和工程化实践感兴趣，欢迎关注我的掘金账号，一起探讨技术！ *** ** * ** ***