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# 架构

Model Context Protocol (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功能，同时保持清晰的安全边界和关注点隔离。基于JSON-RPC构建，MCP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

```mermaid theme={null}
graph LR
    subgraph "Application Host Process"
        H[Host]
        C1[Client 1]
        C2[Client 2]
        C3[Client 3]
        H --> C1
        H --> C2
        H --> C3
    end

    subgraph "Local machine"
        S1[Server 1<br>Files & Git]
        S2[Server 2<br>Database]
        R1[("Local<br>Resource A")]
        R2[("Local<br>Resource B")]

        C1 --> S1
        C2 --> S2
        S1 <--> R1
        S2 <--> R2
    end

    subgraph "Internet"
        S3[Server 3<br>External APIs]
        R3[("Remote<br>Resource C")]

        C3 --> S3
        S3 <--> R3
    end
```

### 主机

主机进程充当容器和协调器：

* 创建和管理多个客户端实例
* 控制客户端连接权限和生命周期
* 强制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，并维护与服务器的隔离连接：

* 为每个服务器建立一个有状态会话
* 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

主机应用程序创建和管理多个客户端，每个客户端与特定服务器具有1:1关系。

### 服务器

服务器提供专门的上下文和能力：

* 通过MCP原语公开资源、工具和提示
* 独立运行，具有专注的责任
* 通过客户端接口请求采样
* 必须遵守安全约束
* 可以是本地进程或远程服务

## 设计原则

MCP基于几个关键设计原则，这些原则指导其架构和实现：

1. **服务器应该非常容易构建**
   * 主机应用程序处理复杂的编排责任
   * 服务器专注于特定、定义良好的能力
   * 简单接口最小化实现开销
   * 清晰分离实现可维护代码

2. **服务器应该高度可组合**
   * 每个服务器独立提供专注的功能
   * 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. **服务器不应该能够读取整个对话，也不能"看到"其他服务器**
   * 服务器仅接收必要的上下文信息
   * 完整对话历史保留在主机中
   * 每个服务器连接保持隔离
   * 跨服务器交互由主机控制
   * 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**
   * 核心协议提供最小的必需功能
   * 可以根据需要协商额外能力
   * 服务器和客户端独立演化
   * 协议设计用于未来的扩展性
   * 保持向后兼容性

## 消息类型

MCP基于[JSON-RPC 2.0](https://www.jsonrpc.org/specification)定义了三种核心消息类型：

* **请求**：具有方法和参数的双向消息，期望响应
* **响应**：与特定请求ID匹配的成功结果或错误
* **通知**：不需要响应的单向消息

每种消息类型都遵循JSON-RPC 2.0规范的结构和传递语义。

## 能力协商

Model Context Protocol 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。能力决定会话期间哪些协议功能和原语可用。

* 服务器声明能力，如资源订阅、工具支持和提示模板
* 客户端声明能力，如采样支持和通知处理
* 双方必须在整个会话中尊重声明的能力
* 可以通过协议扩展协商额外能力

```mermaid theme={null}
sequenceDiagram
    participant Host
    participant Client
    participant Server

    Host->>+Client: Initialize client
    Client->>+Server: Initialize session with capabilities
    Server-->>Client: Respond with supported capabilities

    Note over Host,Server: Active Session with Negotiated Features

    loop Client Requests
        Host->>Client: User- or model-initiated action
        Client->>Server: Request (tools/resources)
        Server-->>Client: Response
        Client-->>Host: Update UI or respond to model
    end

    loop Server Requests
        Server->>Client: Request (sampling)
        Client->>Host: Forward to AI
        Host-->>Client: AI response
        Client-->>Server: Response
    end

    loop Notifications
        Server--)Client: Resource updates
        Client--)Server: Status changes
    end

    Host->>Client: Terminate
    Client->>-Server: End session
    deactivate Server
```

每个能力解锁会话期间使用的特定协议功能。例如：

* 实现的[服务器功能](/specification/2024-11-05/server)必须在服务器的能力中公布
* 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](/specification/2024-11-05/client)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。