MCP：AI 应用的 USB-C 接口

MCP 就像 USB-C 端口一样，为 AI 应用提供了一种标准化的方式来连接外部系统。

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一、什么是 MCP？

MCP（Model Context Protocol） 是 Anthropic 在 2024 年发布的开放标准，用于连接 AI 应用与外部系统。

核心价值

角色	价值
开发者	减少集成开发时间和复杂度
AI 应用	获得丰富的数据源和工具生态
最终用户	更强大的 AI 能力，可以访问数据和执行操作

支持的平台

• AI 助手：Claude、ChatGPT
• 开发工具：VS Code、Cursor、Windsurf
• 其他：Zed、Continue、MCPJam

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二、架构概览

客户端-服务器模型

graph TB
    subgraph "MCP Host（AI 应用）"
        C1[MCP Client 1]
        C2[MCP Client 2]
        C3[MCP Client 3]
    end

    S1[MCP Server A<br/>本地文件系统]
    S2[MCP Server B<br/>数据库]
    S3[MCP Server C<br/>远程服务]

    C1 -->|STDIO| S1
    C2 -->|STDIO| S2
    C3 -->|HTTP| S3

关键角色

角色	说明	示例
MCP Host	AI 应用，管理多个 MCP Client	Claude Desktop、VS Code
MCP Client	维护与 MCP Server 的连接	VS Code 中的连接实例
MCP Server	提供上下文给 MCP Client	文件系统服务器、Sentry 服务器

两层架构

flowchart TB
    subgraph 传输层
        A[STDIO Transport<br/>本地进程通信]
        B[HTTP Transport<br/>远程服务通信]
    end
    
    subgraph 数据层
        C[生命周期管理]
        D[Primitives<br/>Tools/Resources/Prompts]
        E[Notifications]
    end
    
    A --> C
    B --> C
    C --> D
    D --> E

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三、核心概念

1. Primitives（原语）

MCP 定义了三类服务器原语：

Tools（工具）

可执行的函数，AI 可以调用以执行操作：

{
  "name": "weather_current",
  "description": "获取指定地点的天气信息",
  "inputSchema": {
    "type": "object",
    "properties": {
      "location": {
        "type": "string",
        "description": "城市名称或坐标"
      },
      "units": {
        "type": "string",
        "enum": ["metric", "imperial"],
        "default": "metric"
      }
    },
    "required": ["location"]
  }
}

Resources（资源）

数据源，提供上下文信息：

{
  "uri": "file:///path/to/document.pdf",
  "name": "项目文档",
  "mimeType": "application/pdf"
}

Prompts（提示词）

可复用的交互模板：

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

2. Client Primitives

服务器也可以请求客户端的能力：

原语	方法	用途
Sampling	sampling/complete	请求 LLM 补全
Elicitation	elicitation/request	请求用户输入
Logging	logging/*	发送日志消息

3. Notifications

实时通知，保持客户端和服务器同步：

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "method": "notifications/tools/list_changed"
}

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四、通信流程

初始化握手

sequenceDiagram
    participant Client
    participant Server
    
    Client->>Server: initialize request
    Note over Client,Server: 协议版本、能力协商
    Server->>Client: initialize response
    Client->>Server: initialized notification
    Note over Client,Server: 连接就绪

初始化请求：

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 1,
  "method": "initialize",
  "params": {
    "protocolVersion": "2025-06-18",
    "capabilities": {
      "elicitation": {}
    },
    "clientInfo": {
      "name": "my-client",
      "version": "1.0.0"
    }
  }
}

初始化响应：

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 1,
  "result": {
    "protocolVersion": "2025-06-18",
    "capabilities": {
      "tools": { "listChanged": true },
      "resources": {}
    },
    "serverInfo": {
      "name": "my-server",
      "version": "1.0.0"
    }
  }
}

工具调用流程

sequenceDiagram
    participant Client
    participant Server
    
    Client->>Server: tools/list
    Server->>Client: 工具列表
    Client->>Server: tools/call
    Note over Client,Server: 执行工具
    Server->>Client: 执行结果

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五、与 Function Calling 对比

维度	Function Calling	MCP
标准化	各厂商不同	统一标准
生态	封闭	开放
传输	API 调用	STDIO / HTTP
发现	手动配置	自动发现
状态	无状态	有状态
通知	不支持	支持

Function Calling 的问题

tools = [{"type": "function", "function": {...}}]

tools = [{"name": "...", "input_schema": {...}}]

tools = [Tool(function_declarations=[...])]

每个平台都有自己的格式，MCP 统一了这些差异。

MCP 的优势

1. 一次开发，处处运行：写一个 MCP Server，可以在 Claude、ChatGPT、VS Code 中使用
2. 标准化协议：基于 JSON-RPC 2.0
3. 丰富生态：大量现成的 MCP Server
4. 实时同步：通知机制保持状态一致

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六、开发 MCP Server

使用 Python SDK

from mcp.server import Server
from mcp.server.stdio import stdio_server
from mcp.types import Tool, TextContent

server = Server("my-server")

@server.list_tools()
async def list_tools():
    return [
        Tool(
            name="calculator",
            description="执行数学计算",
            inputSchema={
                "type": "object",
                "properties": {
                    "expression": {
                        "type": "string",
                        "description": "数学表达式"
                    }
                },
                "required": ["expression"]
            }
        )
    ]

@server.call_tool()
async def call_tool(name: str, arguments: dict):
    if name == "calculator":
        result = eval(arguments["expression"])
        return [TextContent(type="text", text=str(result))]
    raise ValueError(f"Unknown tool: {name}")

async def main():
    async with stdio_server() as (read, write):
        await server.run(read, write)

if __name__ == "__main__":
    import asyncio
    asyncio.run(main())

使用 TypeScript SDK

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

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

server.setRequestHandler("tools/list", async () => ({
  tools: [{
    name: "calculator",
    description: "执行数学计算",
    inputSchema: {
      type: "object",
      properties: {
        expression: {
          type: "string",
          description: "数学表达式"
        }
      },
      required: ["expression"]
    }
  }]
}));

server.setRequestHandler("tools/call", async (request) => {
  if (request.params.name === "calculator") {
    const result = eval(request.params.arguments.expression);
    return {
      content: [{ type: "text", text: String(result) }]
    };
  }
  throw new Error(`Unknown tool: ${request.params.name}`);
});

const transport = new StdioServerTransport();
await server.connect(transport);

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七、配置 MCP Server

Claude Desktop 配置

{
  "mcpServers": {
    "filesystem": {
      "command": "npx",
      "args": ["-y", "@modelcontextprotocol/server-filesystem", "/path/to/dir"]
    },
    "postgres": {
      "command": "npx",
      "args": ["-y", "@modelcontextprotocol/server-postgres"],
      "env": {
        "DATABASE_URL": "postgresql://user:pass@localhost/db"
      }
    }
  }
}

VS Code 配置

{
  "mcp.servers": {
    "github": {
      "command": "npx",
      "args": ["-y", "@modelcontextprotocol/server-github"],
      "env": {
        "GITHUB_TOKEN": "${input:github_token}"
      }
    }
  }
}

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八、官方 MCP Servers

服务器	功能
filesystem	文件系统访问
postgres	PostgreSQL 数据库
sqlite	SQLite 数据库
github	GitHub API
gitlab	GitLab API
google-maps	Google Maps API
slack	Slack API
puppeteer	浏览器自动化

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九、最佳实践

1. 工具命名

// ✅ 好的命名
"name": "weather_current"
"name": "database_query"

// ❌ 不好的命名
"name": "getWeather"
"name": "query"

2. 描述要详细

{
  "description": "获取指定地点的当前天气信息，包括温度、湿度、风速等。支持城市名称、地址或坐标格式。"
}

3. 错误处理

@server.call_tool()
async def call_tool(name: str, arguments: dict):
    try:
        # 执行操作
        result = do_something(arguments)
        return [TextContent(type="text", text=str(result))]
    except Exception as e:
        return [TextContent(type="text", text=f"错误: {str(e)}", isError=True)]

4. 使用通知

await server.send_notification("notifications/tools/list_changed")

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十、总结

MCP 的核心价值

价值	说明
标准化	统一的协议，一次开发处处运行
生态	丰富的现成服务器
实时	通知机制保持同步
灵活	本地/远程，STDIO/HTTP

适用场景

• AI 助手：连接数据源和工具
• IDE 集成：增强开发体验
• 企业应用：连接内部系统
• 自动化：工作流集成

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参考资料

• MCP 官方文档
• MCP 规范
• MCP GitHub
• MCP Servers 仓库