JSON-RPC 2.0 与 MCP 协议：从消息格式到进程通信 大模型MCP

IDIOT___IDIOT2026-08-06 12:05

JSON-RPC 2.0 与 MCP 协议：从消息格式到进程通信

一、JSON-RPC 2.0：一种轻量级的 RPC 协议

JSON-RPC 2.0 是一种无状态、轻量级的远程过程调用协议。它使用 JSON 作为数据交换格式，不绑定特定的传输层，可运行于 HTTP、WebSocket、TCP Socket 及标准输入输出（stdio）等多种环境。

1.1 三种核心消息类型

JSON-RPC 2.0 定义了三种消息对象。

请求对象用于发起一次调用，包含以下成员：

成员名 类型 是否必需 描述
jsonrpc String 是 协议版本，固定为 "2.0"
method String 是 被调用方法的名称
params Array / Object 否 结构化参数，可为数组或对象
id String / Number / Null 是 客户端生成的唯一标识符，用于关联响应

请求示例：

json 复制代码 
{
    "jsonrpc": "2.0",
    "method": "subtract",
    "params": [42, 23],
    "id": 1
}

通知对象 是一种特殊请求，不包含 id 成员。服务端收到后必须不返回任何响应。

json 复制代码 
{
    "jsonrpc": "2.0",
    "method": "update",
    "params": [1, 2, 3]
}

响应对象由服务端在处理完非通知请求后返回：

成员名 类型 是否必需 描述
jsonrpc String 是 固定为 "2.0"
result Any 条件 成功时返回，包含调用结果
error Object 条件 失败时返回，包含错误信息
id String / Number / Null 是 与对应请求的 id 值一致

result 和 error 互斥，同一响应中只能出现其一。

成功响应：

json 复制代码 
{
    "jsonrpc": "2.0",
    "result": 19,
    "id": 1
}

错误响应：

json 复制代码 
{
    "jsonrpc": "2.0",
    "error": {
        "code": -32601,
        "message": "Method not found"
    },
    "id": 1
}

1.2 预定义错误码

错误码 消息 含义
-32700 Parse error 服务端接收到无效的 JSON
-32600 Invalid Request 发送的 JSON 不是有效请求对象
-32601 Method not found 请求的方法不存在
-32602 Invalid params 方法参数无效
-32603 Internal error JSON-RPC 内部错误
-32000 至 -32099 Server error 预留用于自定义服务器错误

1.3 批量调用

JSON-RPC 2.0 支持在单个消息中发送请求对象数组。服务端必须以数组形式返回对应的响应列表。

批量请求：

json 复制代码 
[
    {"jsonrpc": "2.0", "method": "sum", "params": [1,2,4], "id": "1"},
    {"jsonrpc": "2.0", "method": "subtract", "params": [42,23], "id": "2"},
    {"jsonrpc": "2.0", "method": "foo", "id": "3"}
]

批量响应：

json 复制代码 
[
    {"jsonrpc": "2.0", "result": 7, "id": "1"},
    {"jsonrpc": "2.0", "result": 19, "id": "2"},
    {"jsonrpc": "2.0", "error": {"code": -32601, "message": "Method not found"}, "id": "3"}
]

二、MCP：基于 JSON-RPC 2.0 的模型上下文协议

MCP（Model Context Protocol）是在 JSON-RPC 2.0 基础上构建的应用层协议，用于标准化 AI 应用（客户端）与外部系统（服务器）之间的交互。

2.1 MCP 对 JSON-RPC 2.0 的扩展与约束

MCP 完全遵循 JSON-RPC 2.0 的消息格式，但对其中的 id 字段施加了更严格的约束：

  • 请求对象的 id 不能为 null，必须是字符串或整数
  • 同一会话中，请求方发出的每个 id 必须唯一
  • 错误响应中的 error.code 必须是整数

2.2 标准化的方法与参数结构

MCP 通过预定义一系列 method 名称及其 params 结构，将通用的 JSON-RPC 协议转化为具有明确语义的交互规范。主要方法包括：

方法 方向 用途
initialize 客户端 → 服务器 协商协议版本和双方能力
notifications/initialized 客户端 → 服务器 通知服务器客户端已就绪（无 id）
tools/list 客户端 → 服务器 获取服务器提供的工具列表
tools/call 客户端 → 服务器 调用指定的工具

三、MCP 基于 JSON-RPC 2.0 的通信流程

图理解：
🖥️ MCP 服务器 💻 MCP 客户端 🧠 模型 (LLM) 👤 用户 🖥️ MCP 服务器 💻 MCP 客户端 🧠 模型 (LLM) 👤 用户 #mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd svg{font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd p{margin:0;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .actor{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd text.actor>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .actor-line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .innerArc{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .messageLine0{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:none;stroke:#333;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .messageLine1{stroke-width:1.5;stroke-dasharray:2,2;stroke:#333;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd #arrowhead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .sequenceNumber{fill:white;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd #sequencenumber{fill:#333;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd #crosshead path{fill:#333;stroke:#333;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .messageText{fill:#333;stroke:none;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .labelBox{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .labelText,#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .labelText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .loopText,#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .loopText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .loopLine{stroke-width:2px;stroke-dasharray:2,2;stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .note{stroke:#aaaa33;fill:#fff5ad;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .noteText,#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .noteText>tspan{fill:black;stroke:none;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .activation0{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .activation1{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .activation2{fill:#f4f4f4;stroke:#666;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .actorPopupMenu{position:absolute;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .actorPopupMenuPanel{position:absolute;fill:#ECECFF;box-shadow:0px 8px 16px 0px rgba(0,0,0,0.2);filter:drop-shadow(3px 5px 2px rgb(0 0 0 / 0.4));}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .actor-man line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd .actor-man circle,#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd line{stroke:hsl(259.6261682243, 59.7765363128%, 87.9019607843%);fill:#ECECFF;stroke-width:2px;}#mermaid-svg-bDxChuJBmh4DUZcd :root{--mermaid-font-family:"trebuchet ms",verdana,arial,sans-serif;} 阶段一：初始化（建立会话） 阶段二：用户发起请求 模型推理：1. 理解意图2. 判断需要调用工具3. 选择工具并生成参数 阶段三：协议通信（JSON-RPC 2.0 over stdio） 模型推理：根据工具执行结果生成最终回复 阶段四：后续交互（重复阶段二至三） initialize (id:0)响应 (id:0)notifications/initialized (无id)tools/list (id:1)响应 (id:1): 工具列表发送自然语言指令"帮我跟小王说声你好"调用工具请求{name: "send_message", arguments: {to: "小王", text: "你好"}}tools/call (id:4){name: "send_message", arguments: {to:"小王", text:"你好"}}响应 (id:4){content: {type:"text", text:"消息已发送"}}返回自然语言结果"已向小王发送问候"

一次完整的 MCP 客户端-服务器交互包含以下四个步骤。

3.1 初始化

客户端发送 initialize 请求，包含协议版本、自身能力及客户端信息。

json 复制代码 
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 0,
  "method": "initialize",
  "params": {
    "protocolVersion": "2025-06-18",
    "capabilities": { "tools": {} },
    "clientInfo": { "name": "my-client", "version": "1.0.0" }
  }
}

服务器返回协商结果：

json 复制代码 
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 0,
  "result": {
    "protocolVersion": "2025-06-18",
    "capabilities": { "tools": {} },
    "serverInfo": { "name": "GreetingServer", "version": "1.0.0" }
  }
}

3.2 初始化完成通知

客户端收到成功的初始化响应后，发送一个无 id 的通知，表明自身已准备就绪。服务器无需回复。

json 复制代码 
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "method": "notifications/initialized"
}

3.3 工具发现

客户端请求获取服务器提供的所有工具：

json 复制代码 
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 1,
  "method": "tools/list",
  "params": {}
}

服务器返回工具列表，每个工具包含名称、描述及其输入参数的 JSON Schema 定义。

3.4 工具执行

客户端发起工具调用：

json 复制代码 
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 4,
  "method": "tools/call",
  "params": {
    "name": "HelloTool",
    "arguments": { "value": "World" }
  }
}

服务器执行并返回结果：

json 复制代码 
{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 4,
  "result": {
    "content": [{ "type": "text", "text": "Hello, World!" }]
  }
}

四、stdio 传输机制的具体实现

MCP 定义了两套传输机制，其中 stdio 用于本地进程间通信。

4.1 进程模型

客户端（如 Claude Desktop、Cursor）将 MCP 服务器程序作为子进程启动。操作系统在父子进程之间建立三条管道：

  • stdin（标准输入）：客户端向其中写入数据，服务器从中读取数据
  • stdout（标准输出）：服务器向其中写入数据，客户端从中读取数据
  • stderr（标准错误）：服务器输出日志信息，客户端可读取用于调试

4.2 消息界定规则

stdio 传输对消息格式有以下规定：

  • 每条 JSON-RPC 消息必须为单独一行，以换行符（\n）结尾
  • 消息体（JSON 字符串）内部不允许包含未转义的换行符
  • 所有消息使用 UTF-8 编码

4.3 消息流向

  • 客户端 → 服务器：通过服务器的 stdin 发送 JSON-RPC 请求或通知
  • 服务器 → 客户端：通过服务器的 stdout 返回 JSON-RPC 响应或通知
  • 日志信息：通过 stderr 输出，不影响主消息通道

4.4 生命周期管理

  • 启动：客户端以子进程方式启动服务器程序，可通过命令行参数传递配置
  • 关闭：客户端关闭 stdin 流以通知服务器退出；若服务器未及时响应，客户端可强制终止进程

五、关于"RPC"命名的说明

JSON-RPC 2.0 虽名为"远程过程调用"，但其核心语义与物理距离无关。以下从两个维度进行说明。

5.1 "远程"指逻辑空间而非物理距离

在计算机科学中，"远程"指跨越地址空间。本地函数调用在同一个进程的内存空间内执行，而 RPC 调用涉及独立的进程，被调用方的内存空间对调用方不可见。在 stdio 场景下，两个进程运行于同一台物理机器上，但在逻辑层面属于"远程"调用。

5.2 RPC 的核心是模拟函数调用

RPC 协议与通用消息队列的区别在于其强绑定于函数调用范式：

  • 请求中必须包含 method（函数名）和 params（实参）
  • 响应中必须包含 result（返回值）或 error（异常）
  • id 机制将响应精准匹配至对应的请求，模拟同步函数调用的语义

5.3 历史传承

JSON-RPC 继承自 XML-RPC（1998 年），后者最初设计用于 HTTP 协议下的远程服务器调用。JSON-RPC 保留了"RPC"命名，尽管其应用场景已扩展至本地进程通信。该协议本身不绑定传输层，同一套消息格式可运行于 stdio、HTTP、WebSocket 或 TCP Socket 之上，传输层更换不影响上层调用逻辑。

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