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MCP 传输层代码分析

MCP 整体架构说明

引用官方文档原文：Model Context Protocol (MCP) 构建在一个灵活且可扩展的架构上，使 LLM 应用和集成之间的无缝通信成为可能。具体架构细节可以参考文档（核心架构 - MCP 中文文档）。MCP 采用分层架构，分为协议层与传输层，官方实现的传输层支持两种实现：Stdio 传输 和 通过 HTTP 的 SSE 传输。本文旨在通过官方提供的 Python 库代码，来分析 通过 HTTP 的 SSE 传输 方式的实现。

Python 用到的技术

• AnyIO：anyio 是 Python 的一个异步编程库，它提供了统一的 API 来编写兼容多种异步运行时（如 asyncio 和 trio）的代码。
• Starlette：Starlette 是一个轻量级的 ASGI（异步服务器网关接口） Web 框架，专为 Python 异步编程设计，具有高性能、灵活和极简的特点。

细节说明

在此我会列出以上两个库用到的最主要的几个方法，特别是第一个方法。

• anyio.create_memory_object_stream：此方法返回一个输入流和一个输出流，可以将其看成是一个水管，返回的参数可以看成是水管的两端。从一个流输入数据，可以从另一个流输出数据。代码中总共用到了三组通道（即输入流和输出流）。传输层与协议层之间是通过流来交流数据的。
• anyio.create_task_group：用于创建任务组。
• EventSourceResponse：这是 Starlette 和 FastAPI 中用于实现 Server-Sent Events (SSE) 的响应类。注意代码中用到的参数 content，用于接收输入流，data_sender_callable，用于发送数据的方法（我没有找到相关的文档）。

整体流程

对于协议层的封装在 lowlevel.server.Server 中，其中 run 方法接收一个输入流和一个输出流。函数签名如下：

async def run(self,read_stream: MemoryObjectReceiveStream[types.JSONRPCMessage | Exception],write_stream: MemoryObjectSendStream[types.JSONRPCMessage],initialization_options: InitializationOptions,# When False, exceptions are returned as messages to the client.# When True, exceptions are raised, which will cause the server to shut down# but also make tracing exceptions much easier during testing and when using# in-process servers.raise_exceptions: bool = False,
):

传输层的主要工作是初始化一个输入流和输出流，用于传输客户端请求命令及服务端的响应数据。

SseServerTransport 类为传输层的实现类，该类对客户端暴露了两个端点：

• /sse：
  • 作用：创建一个 SSE 通道，初始化输入输出流，创建 sessionId，传输服务端响应的数据（从 read_stream 读取数据），启动协议层的服务。
  • 状态：有状态。
• /message：
  • 作用：接收客户端的 POST 请求，将请求传递给 write_stream。
  • 状态：无状态。

starlette_app = Starlette(debug=self.settings.debug,routes=[Route("/sse", endpoint=handle_sse),Mount("/messages/", app=sse.handle_post_message),],
)

初始化 SSE 连接的代码

@asynccontextmanager
async def connect_sse(self, scope: Scope, receive: Receive, send: Send):if scope["type"] != "http":logger.error("connect_sse received non-HTTP request")raise ValueError("connect_sse can only handle HTTP requests")logger.debug("Setting up SSE connection")read_stream: MemoryObjectReceiveStream[types.JSONRPCMessage | Exception]read_stream_writer: MemoryObjectSendStream[types.JSONRPCMessage | Exception]write_stream: MemoryObjectSendStream[types.JSONRPCMessage]write_stream_reader: MemoryObjectReceiveStream[types.JSONRPCMessage]read_stream_writer, read_stream = anyio.create_memory_object_stream(0)write_stream, write_stream_reader = anyio.create_memory_object_stream(0)session_id = uuid4()session_uri = f"{quote(self._endpoint)}?session_id={session_id.hex}"self._read_stream_writers[session_id] = read_stream_writerlogger.debug(f"Created new session with ID: {session_id}")sse_stream_writer, sse_stream_reader = anyio.create_memory_object_stream[dict[str, Any]](0)async def sse_writer():logger.debug("Starting SSE writer")async with sse_stream_writer, write_stream_reader:await sse_stream_writer.send({"event": "endpoint", "data": session_uri})logger.debug(f"Sent endpoint event: {session_uri}")async for message in write_stream_reader:logger.debug(f"Sending message via SSE: {message}")await sse_stream_writer.send({"event": "message","data": message.model_dump_json(by_alias=True, exclude_none=True),})async with anyio.create_task_group() as tg:response = EventSourceResponse(content=sse_stream_reader, data_sender_callable=sse_writer)logger.debug("Starting SSE response task")tg.start_soon(response, scope, receive, send)logger.debug("Yielding read and write streams")yield (read_stream, write_stream)

以上代码中初始化了三个通道，其中 sse_stream_writer 和 sse_stream_reader 没有对外暴露。它们用于将数据传给 EventSourceResponse。三个通道之间的数据流向较为复杂，建议在阅读代码时结合流程图来分析，以便更好地理解数据的走向。注意 read_stream_writer 被添加进了一个字典中，这是因为 read_stream_writer 是在 handle_post_message 中传输用户请求的。由于 POST 请求是无状态的，为了找到要发送给哪个 read_stream_writer，必须通过 session_id 去查找。

对于不习惯协程编程范式的人来说，理解这几段代码可能还有些困难。有时间我会继续修改这篇文章，将整个流程说明白。