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动图带你深入学习模型上下文协议MCP:AI连接的未来标准

发布日期:2025-03-20 14:12:33 浏览次数: 5108
作者:AI研习社

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探索AI连接新篇章,MCP协议如何成为AI领域的“USB-C”?

核心内容:
1. MCP协议的革命性意义及其与USB-C的类比
2. MCP的核心组件及其工作原理
3. MCP如何实现AI应用与外部资源的无缝连接

杨芳贤
53AI创始人/腾讯云(TVP)最具价值专家


前段时间,Manus的爆火,一个名不见经传的协议——Model Context Protocol(MCP,模型上下文协议)出现在大众面前。这一协议被誉为AI领域的“USB-C端口”,为AI应用与外部数据源、工具的标准化连接提供了革命性解决方案。
看我像不像USB

哪MCP具体是什么?

MCP,全称Model Context Protocol(模型上下文协议),是一种开放标准,旨在标准化AI应用与各种数据源和工具之间的连接。正如USB-C接口为设备与配件提供了一种通用的连接方式,MCP为AI应用提供了一种类似的标准接口,让AI模型能够轻松访问数据库、Web API、本地文件系统、GitHub、Gmail等外部资源。

从本质上讲,MCP 遵循客户端-服务器架构,其中主机应用程序可以连接到多个服务器。关键组件包括: 
  • MCP Host(主机):AI应用本身,如Claude Desktop或AI驱动的IDE,提供AI交互环境,并运行MCP Client。

  • MCP Client(客户端):运行在主机中,负责与MCP服务器通信,启用AI应用与外部数据源的连接。

  • MCP Server(服务器):暴露特定功能和数据访问权限,包括:

    • 工具(Tools):使大型语言模型(LLMs)能够通过服务器执行操作。

    • 资源(Resources):向LLMs提供服务器中的数据和内容。

    • 提示(Prompts):创建可重用的提示模板和工作流。

下面拆分来讲这三部分如何工作、协作以及通信:

1. MCP Host(主机):AI应用的“指挥中心”

MCP Host是指运行AI应用的平台或环境,例如Claude Desktop、Cursor(一款AI驱动的IDE)或其他AI工具。这些主机为用户提供了一个交互环境,允许AI模型与用户进行对话、执行任务或处理复杂问题。MCP Host的主要功能包括:

  • 提供AI交互环境:无论是聊天助手、代码编辑器还是其他AI驱动的工具,MCP Host都是AI功能的承载平台。

  • 访问工具和数据:通过运行MCP Client,主机能够连接到外部数据源(如数据库、Web API)和工具(如GitHub、Gmail),从而获取必要的信息或执行操作。

  • 运行MCP Client:MCP Host内嵌MCP Client,作为与外部MCP服务器通信的桥梁,确保AI应用能够动态访问和利用外部资源。

例如,在Claude Desktop中,用户可以通过MCP Host发起查询或任务请求,主机随后通过MCP Client与服务器交互,获取相关数据或工具支持。

2.MCP服务器:“数据与功能的执行中枢”或“AI的扩展大脑”
在Model Context Protocol(MCP)中,服务器(MCP Server)是连接AI应用与外部数据源和工具的关键组件。MCP服务器负责暴露特定功能和数据访问权限,为AI模型提供支持,从而实现高效、灵活的交互。
MCP采用客户端-服务器架构,MCP服务器与MCP客户端(运行在AI应用中)通过“Transport Layers”(传输层)进行通信。
需要注意的是,与传统 API 不同,MCP 客户端-服务器通信是双向的。 如果需要,可让服务器利用客户端的 AI 功能(完成相应的任务,比如图像生成),而无需 API 密钥。 也就是说客户端可以保持对模型访问和权限的控制。

MCP服务器具备三大关键功能,具体如下:

1. 工具(Tools)

MCP服务器可以提供功能性工具,允许大型语言模型(LLMs)在用户批准后执行具体操作。例如,一个天气API的MCP服务器可以提供工具来调用天气查询API端点,执行实时天气预报任务。这些工具让AI应用能够主动与外部系统交互,而不仅仅是被动接收数据。

2. 资源(Resources)

服务器可以向AI客户端暴露文件式数据或内容,如API响应、文件内容或数据库记录。这些资源为AI模型提供了丰富的上下文信息,帮助它理解用户需求并生成更精准的回答。例如,连接到GitHub的MCP服务器可以提供代码仓库的资源,供AI工具分析代码或提供补全建议。

3. 提示(Prompts)

MCP服务器支持创建可重用的提示模板和工作流,帮助用户快速完成特定任务。例如,一个MCP服务器可以提供预定义的提示模板,用于生成电子邮件草稿或优化代码注释。这些提示增强了AI应用的灵活性和用户体验。

3. MCP Client(客户端):连接的“使者”

MCP Client是运行在MCP Host内部的组件,负责实现主机与MCP服务器之间的通信。它的核心作用包括:

  • 启用与服务器的通信:MCP Client通过“Transport Layers”(传输层)与MCP服务器建立连接,发送请求并接收响应。

  • 动态发现资源:客户端能够自动识别和利用服务器提供的工具、资源和提示(Prompts),从而让AI应用更高效地完成任务。

  • 保持权限控制:MCP Client确保主机对AI模型访问和数据权限的控制,保障安全性和隐私性。

简单来说,MCP Client就像是AI应用与外部世界的“使者”,它负责将主机的需求传递给服务器,并将服务器的响应反馈给主机。这种设计使得AI应用无需直接与每个数据源或工具建立单独的连接,而是通过统一的MCP协议实现灵活、高效的集成。

MCP为何重要?

MCP作为一个开放标准,它解决了AI应用与外部数据源连接的碎片化问题。传统上,AI系统需要为每个数据源(如数据库、API、文件系统)开发特定的集成接口,过程复杂且难以维护。而MCP通过客户端-服务器架构,提供了一个通用的解决方案,使AI应用能够轻松连接到多样化的外部资源。

接下面,我们动手来实现一个AI SQL 代理!让你可以与 SQLite 数据库进行聊天!代码示例来自:https://shorturl.at/4ilMV

首先,使用fastmcp创建了一个带有运行 SQL 查询的工具的服务器。
import sqlite3from loguru import loggerfrom mcp.server.fastmcp import FastMCPmcp = FastMCP("SQL Agent Server").tool()def query_data(sql: str) -> str:    """Execute SQL queries safely."""    logger.info(f"Executing SQL query: {sql}")    conn = sqlite3.connect("./database.db")    try:        result = conn.execute(sql).fetchall()        conn.commit()        return "\n".join(str(row) for row in result)    except Exception as e:        return f"Error: {str(e)}"    finally:        conn.close()if __name__ == "__main__":    print("Starting server...")    mcp.run(transport="stdio")

2. 构建客户端(mcp_client.py):

接下来,构建客户端,使用 Anthropic 的 Claude 3 Sonnet 将自然语言转换为 SQL。

import asynciofrom dataclasses import dataclass, fieldfrom typing import Union, castimport anthropicfrom anthropic.types import MessageParam, TextBlock, ToolUnionParam, ToolUseBlockfrom dotenv import load_dotenvfrom mcp import ClientSession, StdioServerParametersfrom mcp.client.stdio import stdio_clientload_dotenv()anthropic_client = anthropic.AsyncAnthropic()server_params = StdioServerParameters(command="python", args=["./mcp_server.py"], env=None)class Chat:    messages: list[MessageParam] = field(default_factory=list)    system_prompt: str = """You are a master SQLite assistant. Your job is to use the tools at your disposal to execute SQL queries and provide the results to the user."""    async def process_query(self, session: ClientSession, query: str) -> None:        response = await session.list_tools()        available_tools: list[ToolUnionParam] = [            {"name": tool.name, "description": tool.description or "", "input_schema": tool.inputSchema} for tool in response.tools        ]        res = await anthropic_client.messages.create(model="claude-3-7-sonnet-latest", system=self.system_prompt, max_tokens=8000, messages=self.messages, tools=available_tools)        assistant_message_content: list[Union[ToolUseBlock, TextBlock]] = []        for content in res.content:            if content.type == "text":                assistant_message_content.append(content)                print(content.text)            elif content.type == "tool_use":                tool_name = content.name                tool_args = content.input                result = await session.call_tool(tool_name, cast(dict, tool_args))                assistant_message_content.append(content)                self.messages.append({"role": "assistant", "content": assistant_message_content})                self.messages.append({"role": "user", "content": [{"type": "tool_result", "tool_use_id": content.id, "content": getattr(result.content[0], "text", "")}]})                res = await anthropic_client.messages.create(model="claude-3-7-sonnet-latest", max_tokens=8000, messages=self.messages, tools=available_tools)                self.messages.append({"role": "assistant", "content": getattr(res.content[0], "text", "")})                print(getattr(res.content[0], "text", ""))    async def chat_loop(self, session: ClientSession):        while True:            query = input("\nQuery: ").strip()            self.messages.append(MessageParam(role="user", content=query))            await self.process_query(session, query)    async def run(self):        async with stdio_client(server_params) as (read, write):            async with ClientSession(read, write) as session:                await session.initialize()                await self.chat_loop(session)chat = Chat()asyncio.run(chat.run())

该客户端连接到服务器,将用户输入发送给 Claude,然后使用 MCP 运行 SQL 查询。

程序虽然比较简单,但我们从头通过MCP完成了Claude 3 Sonnet生成 SQL 查询!

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