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MCP 协议详解
在知识图谱中的位置：模块一 · 01_基础概念 · 第 4 节 难度：⭐⭐ | 前置知识：Function Calling
1. 概述
**MCP（Model Context Protocol，模型上下文协议）**是 Anthropic 在 2024 年底提出的标准化协议，旨在解决 AI Agent 与外部工具/数据源连接的问题。
核心思想：一个协议统一所有 Agent 与工具的连接方式，类似 USB 对硬件、HTTP 对 Web。
2. 核心概念
2.1 MCP 的三层架构
┌───────────────────────────────────┐
│ MCP Client (Agent) │
│ (Claude, Cursor, Windsurf 等) │
├───────────────────────────────────┤
│ MCP Protocol (transport) │
│ (Stdio / SSE / HTTP) │
├───────────────────────────────────┤
│ MCP Server (工具/数据源) │
│ (文件系统, API, 数据库...) │
└───────────────────────────────────┘| 层 | 作用 | 示例 | |--|-|--|-| | Client | Agent 端连接 | Claude Desktop, Cursor | | Protocol | 数据传输标准 | JSON-RPC 2.0 | | Server | 工具实现 | 文件系统 Server, GitHub Server |
2.2 MCP 的三大资源
| 资源 | 说明 | 类比 | |------|------|--|-| | Tools | Agent 可调用的函数 | 函数库 | | Prompts | 可复用的模板 | 代码片段 | | Resources | 可读取的数据 | 文件 API |
2.3 MCP vs Function Calling 的区别
| 维度 | Function Calling | MCP |
|---|---|---|
| 定义方 | 模型提供商（OpenAI/Anthropic） | 独立协议标准 |
| 范围 | 单模型 | 跨模型统一 |
| 连接方式 | 每模型各自实现 | 统一协议 |
| 生态 | 各模型各自 | 工具一次编写，多处使用 |
| 成熟度 | 成熟 | 较新但发展快 |
3. 技术原理
3.1 MCP 通信流程
MCP Client MCP Protocol MCP Server
│ │ │
│ → Initialize │ │
│ (capabilities) │ │
│───────────────────────│───────────────────────→│
│ │ │
│ │ ← List Tools │
│ │ (可用的工具列表) │
│ │←───────────────────────│
│ │ │
│ → Call Tool │ │
│ (tool_name, params) │ │
│───────────────────────│───────────────────────→│
│ │ │
│ ← Result │ │
│ (tool result) │←───────────────────────│
│ │ │3.2 MCP Server 实现示例
python
from mcp.server import Server, McpError
from mcp.types import Tool, TextContent
app = Server("my-mcp-server")
@app.tool()
async def get_weather(location: str, unit: str = "celsius") -> list[TextContent]:
"""获取指定城市天气"""
temp = get_temperature(location, unit) # 你的逻辑
return [TextContent(type="text", text=f"{location}: {temp}{unit}")]
@app.tool()
async def search_files(pattern: str, path: str = ".") -> list[TextContent]:
"""搜索文件"""
files = search(path, pattern)
return [TextContent(type="text", text="\n".join(files))]
# 启动 Server
import asyncio
asyncio.run(app.runstdio())3.3 MCP 的传输协议
| 传输方式 | 适用场景 | 说明 |
|---|---|---|
| Stdio | 本地进程通信 | 最常用，CLI 工具 |
| SSE | 网络远程调用 | HTTP Server-Sent Events |
| HTTP | RESTful API | HTTP POST 请求 |
4. 实践指南
4.1 MCP Server 注册到 Claude Desktop
json
// claude_desktop_config.json
{
"mcpServers": {
"filesystem": {
"command": "npx",
"args": ["-y", "@modelcontextprotocol/server-filesystem", "/Users/username/Documents"]
},
"github": {
"command": "npx",
"args": ["-y", "@modelcontextprotocol/server-github"],
"env": {
"GITHUB_PERSONAL_ACCESS_TOKEN": "ghp_xxxx"
}
}
}
}4.2 编写自定义 MCP Server
bash
# 初始化 MCP Server
npm init -y
npm install @modelcontextprotocol/sdkpython
from mcp.server import Server
app = Server("my-custom-server")
# 注册 Tools
# 注册 Resources
# 注册 Prompts
if __name__ == "__main__":
import asyncio
asyncio.run(app.runstdio())4.3 最佳实践
- Server 名要精确 — Claude 靠名字判断是否该调用
- 工具描述要完整 — 告诉 Claude 什么时候用
- 错误信息要友好 — Claude 会把这些返回给用户
- 一次编写多处使用 — MCP 的核心理念
4.4 常见陷阱
| 陷阱 | 解法 |
|---|---|
| Server 启动失败 | 检查 command + args 路径 |
| Token 过期 | 加 refresh 机制 |
| 工具冲突 | 给工具命名唯一且精确 |
| 跨域问题 | 用 SSE 而非直接调用 |
5. 方案对比
| 协议 | 优势 | 劣势 | 适用 |
|---|---|---|---|
| MCP | 标准化, 跨模型 | 较新 | 未来统一标准 |
| Function Calling | 成熟 | 模型绑定 | 当前主流 |
| OpenAPI/Swagger | 标准 REST | 无 Agent 语义 | 传统 API |
| GraphQL | 灵活查询 | 无执行语义 | 数据查询 |
6. 工具链
| 工具 | 用途 | 链接 |
|---|---|---|
| @modelcontextprotocol/sdk | MCP Server SDK | github.com/modelcontextprotocol |
| Claude Desktop | MCP Client | claude.ai |
| Cursor | MCP Client | cursor.com |
| MCP Inspector | MCP 调试工具 | modelcontextprotocol.io |
7. 参考资料
8. 学习路径
- Level 1 — 安装 MCP Inspector 调试工具
- Level 2 — 用 npx 启动一个 MCP Server
- Level 3 — 编写自定义 MCP Server
- Level 4 — 实现 MCP + Function Calling 混合
- Level 5 — 贡献 MCP 协议规范