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MCP理论知识

· 7 min

stdio#

进程：执行一个应用程序，就会启动一个进程，操作系统会为其分配内存空间、系统资源。

应用程序执行完毕后，系统分配给进程的资源就会被回收。

课堂演示

进程之间是可以通信的。那这里有一个最基本的要求：进程不能结束。如何让进程不结束？

想想微信、QQ启动后为啥不结束？

因为要监听。

image-20250714233744304

这里也同样，只要进程处于监听状态，就不会结束。

// 监听输入
process.stdin.on('data', () => {})

除此之外，一个进程还可以启动另一个进程，这在操作系统中是非常常见和常用的行为，被称之为 父子进程模型。

控制台其实也是一个应用程序，启动后也会有进程。因此下面的代码：

Terminal window
node index.js

控制台就是父进程，node程序就是子进程。

image-20250714233218827

🙋 让终端和 node 程序进行通信，该如何进行通信？

stdio: standard input and output 标准输入输出

每一个进程启动后，都会留出两个对外通信的接口：

上面进程监听输入和对外输出的图，就可以变成这样：

image-20250712130252722

结合前面父子模型的知识：

image-20250712130835444

课堂练习

终端和 node 进程通信

再看下面的例子，增加一个 client.js

const { spawn } = require('child_process')


// 启动 server.js 子进程
const serverProcess = spawn('node', ['server.js']) // node server.js


// 监听服务端的响应
// 数据从哪里来？哪个进程给我的
// 数据会输出到哪儿？我给哪个进程
serverProcess.stdout.on('data', (data) => {
  process.stdin.write(data.toString()) // 🙋 往哪里输出？
})


// 发送几条测试消息
const messages = ['生命有意义吗？', '宇宙有尽头吗？', '再见！']


messages.forEach((msg, index) => {
  setTimeout(() => {
    console.log(`-->${msg}`)
    serverProcess.stdin.write(msg)
  }, index * 1000) // 每秒发一条
})

如下图：

image-20250715000332368

stdio通信高效、简洁，但仅适用于本地进程间通信

通信格式#

通信涉及到数据传输，数据传输的格式有多种：

JSON-RPC2.0

英语全称为 JSON Remote Procedure Call，远程函数调用。

request

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "method": "sum",
  "params": {
    "a": 5,
    "b": 6
  },
  "id": 1
}

response

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "result": 11,
  "id": 1
}

课堂练习

实现基于 JSON-RPC 的通信

MCP Server#

MCP是一套 标准协议， 它规定了 应用程序 之间 如何通信

如何通信：

基本规范#

1. 初始化 initialize

两个应用程序要开始通信，首先需要初始化

request

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 1,
  "method": "initialize", // 固定为 initialize
  "params": {
    "protocolVersion": "2024-11-05",
    "capabilities": {
      "roots": {
        "listChanged": true
      },
      "sampling": {},
      "elicitation": {}
    },
    "clientInfo": {
      // 告知服务器客户端的信息
      "name": "ExampleClient",
      "title": "Example Client Display Name",
      "version": "1.0.0"
    }
  }
}

response

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 1,
  "result": {
    "protocolVersion": "2024-11-05",
    "capabilities": {
      "logging": {},
      "prompts": {
        "listChanged": true
      },
      "resources": {
        "subscribe": true,
        "listChanged": true
      },
      "tools": {
        "listChanged": true
      }
    },
    "serverInfo": {
      // 服务端信息
      "name": "ExampleServer",
      "title": "Example Server Display Name",
      "version": "1.0.0"
    },
    "instructions": "Optional instructions for the client"
  }
}

2. 发现工具 tools/list

服务器有哪些工具函数可以供客户端调用

request

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 1,
  "method": "tools/list"
}

response

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 1,
  "result": {
    "tools": [
      {
        "name": "get_weather",
        "title": "Weather Information Provider",
        "description": "Get current weather information for a location",
        "inputSchema": {
          "type": "object",
          "properties": {
            "location": {
              "type": "string",
              "description": "City name or zip code"
            }
          },
          "required": ["location"]
        }
      }
    ]
  }
}

3. 工具调用 tools/call

request

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 2,
  "method": "tools/call", // 调用工具
  "params": {
    "name": "get_weather", // 工具名，对应工具发现中的name
    "arguments": {
      // 工具参数，需要和工具发现中的结构一致
      "location": "New York"
    }
  }
}

response

{
  "jsonrpc": "2.0",
  "id": 2,
  "result": {
    "content": [
      {
        // 函数结果需要放到content字段中，如果有多个，使用数组
        // 函数结果的类型
        // 支持的类型： https://modelcontextprotocol.io/specification/2025-06-18/server/tools#tool-result
        "type": "text",
        "text": "72°F"
      }
    ]
  }
}

工具返回的类型有 多种

课堂练习

实现遵循 MCP 协议的服务器

🤔 服务器是否能够和其它遵循MCP协议的应用程序通信？

调试工具#

服务器目录下，直接运行

Terminal window
npx @modelcontextprotocol/inspector

官方SDK#

非业务代码，一般就会封装出来。

使用@modelcontextprotocol/sdk可以更方便的开发MCP Server

Terminal window
npm install @modelcontextprotocol/sdk

课堂练习

使用官方SDK实现 MCP 服务器

对接AI应用#

什么是AI应用程序？

所有能与大模型交互的应用都可以看作是AI应用程序

常见的AI应用程序：

凡是支持 MCP 协议的 AI 应用，就可以充当客户端，连接 MCP 服务器。

整个流程如下图：

用户和 AI 应用进行交互，AI 应用背后调用的是大模型。

image-20250715111953921

但是有些事情，大模型办不到。

image-20250715112129621

此时可以通过 MCP 服务器扩宽大模型的能力边界。

🤔 工具是谁调用，大模型调用么？

不是大模型调用，大模型只接收 输入 和 输出。

所以大模型会回复：我需要调用 XXX 工具。

image-20250715113151070

然后 AI 应用调用工具，将工具调用结果返回给大模型。

image-20250715113402639

两个核心概念：

image-20250712222733393

例如：

  1. 在Claude Desk 中打开一个新的聊天窗口
  2. Claude查看当前启用了哪些MCP Server
  3. Claude（host）为每个MCP Server创建一个Client
  4. 每个Client分别启动各自的MCP Server，并且进行了2次通信，一次是初始化，另外一次是tools/list。
  5. 当时机到达时（要调用工具的时候），每个Client负责调用各自的工具并把结果传递给Host
  6. Host根据结果处理后续逻辑