模型上下文协议（MCP）| Agentic Design Patterns | 智能体设计模式

内容纲要

一、核心定义

模型上下文协议（MCP）：一个开放标准,为大语言模型（LLM）与外部应用、数据源、工具之间提供标准化的通信接口。就像是通用电源插座,让任何兼容工具都能被任何兼容LLM访问和使用。

核心类比：

工具函数调用  →  定制工具包(专用扳手+螺丝刀)
MCP协议      →  通用电源接口(任何设备都能接入)

三大核心元素：

Tools（工具）：可执行的功能（如发送邮件、查询数据库）
Resources（资源）：静态数据（如文件、数据库记录）
Prompts（提示模板）：指导LLM如何交互的模板

二、MCP vs 工具函数调用

维度	工具函数调用	MCP协议
标准化	厂商专有,格式各异	开放标准,统一规范
范围	直接调用特定预定义函数	完整的发现与通信框架
架构	LLM与工具一对一直接交互	客户端-服务器架构
发现机制	静态配置可用工具	动态发现和查询能力
可复用性	与特定应用深度绑定	独立部署,跨平台复用
适用场景	简单应用,固定功能	复杂系统,动态扩展

核心区别：

函数调用：直接给AI一套专用工具
MCP：建立标准接口,任何工具都能即插即用

三、MCP 架构组件

四大核心角色

组件	角色	类比
LLM	智能核心,决策者	大脑
MCP Client	LLM的封装应用	翻译官
MCP Server	外部能力的网关	桥梁
3P Service	实际执行的外部工具/API	手脚

交互流程

1. 发现(Discovery)
   Client → Server: 查询可用能力
   Server → Client: 返回工具/资源清单

2. 请求构建(Request Formulation)  
   LLM: 决定使用哪个工具,构造请求参数

3. 客户端通信(Client Communication)
   Client → Server: 发送标准化调用请求

4. 服务器执行(Server Execution)
   Server: 验证→执行→调用底层API

5. 响应返回(Response)
   Server → Client → LLM: 返回执行结果

四、典型应用场景

1. 数据库集成

智能体用自然语言 → MCP工具箱 → 查询BigQuery → 生成报表

价值：自然语言驱动的数据库操作

2. 生成式媒体编排

MCP连接 → Imagen(图片) + Veo(视频) + Chirp(语音) + Lyria(音乐)

价值：统一接口调度多种媒体生成服务

3. 外部API交互

MCP标准化接口 → 天气API + 股票API + 邮件API + CRM系统

价值：扩展LLM能力边界

4. 基于推理的信息提取

传统搜索: 返回整篇文档
MCP+LLM: 精准提取具体条款/数据/关键陈述

价值：深度理解+精准提取

5. 自定义工具开发

开发者 → 构建专属工具 → MCP Server(FastMCP) → 标准化暴露

价值：企业私有能力快速接入

6. 复杂工作流编排

查客户数据 → 生成营销图片 → 撰写邮件 → 自动发送

价值：多服务协同完成复杂任务

7. 物联网设备控制

自然语言 → MCP → 智能家居/工业传感器/机器人

价值：自然语言控制物理世界

8. 金融服务自动化

MCP对接 → 金融数据源 + 交易平台 + 合规系统

价值：智能化金融操作

五、关键设计考虑

核心要素对比

要素	说明	重要性
Tool vs Resource vs Prompt	工具(可执行)、资源(静态数据)、提示(交互模板)	明确角色定位
可发现性	动态查询可用能力	适应新功能
安全性	身份验证+权限控制	保护数据和功能
实现复杂度	框架(Anthropic/FastMCP)简化开发	降低门槛
错误处理	清晰反馈错误,支持重试	提升鲁棒性

部署模式

模式	适用场景	优势
本地Server	敏感数据、追求速度	安全、低延迟
远程Server	跨组织共享	可扩展、统一管理
按需调用	实时交互	即时响应
批处理	大规模数据分析	高吞吐

传输机制

本地通信：JSON-RPC over STDIO (进程间通信)
远程通信：Streamable HTTP + Server-Sent Events(SSE)

六、实战：ADK + MCP

1. 连接本地MCP服务器(文件系统)

核心代码：

from google.adk.tools.mcp_tool.mcp_toolset import MCPToolset, StdioServerParameters

TARGET_FOLDER_PATH = &quot;/path/to/your/folder&quot;

root_agent = LlmAgent(
    model=&#039;gemini-2.0-flash&#039;,
    name=&#039;filesystem_assistant_agent&#039;,
    instruction=&#039;帮助用户管理文件&#039;,
    tools=[
        MCPToolset(
            connection_params=StdioServerParameters(
                command=&#039;npx&#039;,  # Node Package Execute
                args=[&quot;-y&quot;, &quot;@modelcontextprotocol/server-filesystem&quot;, 
                      TARGET_FOLDER_PATH]
            )
        )
    ]
)

关键点：

<code>npx</code>：直接运行npm包,无需全局安装
<code>StdioServerParameters</code>：本地服务器通信参数
<code>TARGET_FOLDER_PATH</code>：文件操作根目录

2. 使用FastMCP创建自定义服务器

定义服务器：

from fastmcp import FastMCP

mcp_server = FastMCP()

@mcp_server.tool
def greet(name: str) -&gt; str:
    &quot;&quot;&quot;生成个性化问候&quot;&quot;&quot;
    return f&quot;Hello, {name}! Nice to meet you.&quot;

# 启动HTTP服务器
if __name__ == &quot;__main__&quot;:
    mcp_server.run(transport=&quot;http&quot;, host=&quot;127.0.0.1&quot;, port=8000)

连接服务器(客户端)：

from google.adk.tools.mcp_tool.mcp_toolset import MCPToolset, HttpServerParameters

root_agent = LlmAgent(
    model=&#039;gemini-2.0-flash&#039;,
    name=&#039;fastmcp_greeter_agent&#039;,
    instruction=&#039;友好的问候助手&#039;,
    tools=[
        MCPToolset(
            connection_params=HttpServerParameters(url=&quot;http://localhost:8000&quot;),
            tool_filter=[&#039;greet&#039;]  # 可选：限制可用工具
        )
    ]
)

FastMCP优势：

简单装饰器定义工具
自动生成接口规范
支持服务器组合和代理

七、MCP的关键价值与局限

✅ 核心价值

互操作性：任何LLM访问任何工具
可复用性：工具独立部署,跨项目使用
动态发现：无需重新部署即可适应新能力
生态系统：推动标准化组件生态
简化集成：减少定制开发工作量

⚠️ 关键局限

底层API质量决定效果
- 问题：简单封装遗留API效果差
- 解决：需要针对智能体优化API(如添加过滤、排序)
数据格式兼容性
- 问题：返回PDF等非文本格式,智能体难处理
- 解决：API应返回智能体友好格式(如Markdown)
非确定性需要确定性支撑
- 智能体不能替代传统工作流
- 需要更强的确定性基础设施

八、关键概念速查

概念	定义
MCP	LLM与外部系统的标准化通信协议
MCP Client	封装LLM的应用,发起MCP请求
MCP Server	暴露工具/资源/提示的服务端
Tool	可执行功能
Resource	静态数据
Prompt	交互模板
Discovery	动态查询可用能力
FastMCP	简化MCP Server开发的Python框架
STDIO	本地进程间通信方式
HTTP/SSE	远程通信方式

九、常见问题

Q1：何时用MCP，何时用函数调用？

简单应用,固定功能 → 函数调用
复杂系统,需要动态扩展 → MCP

Q2：MCP会增加延迟吗？
会,因为增加了发现和标准化通信层。但换来的是互操作性和可扩展性。

Q3：如何确保MCP安全？

1) 身份验证和授权；2) 限制工具访问范围；3) 输入验证；4) 审计日志。

Q4：现有工具如何接入MCP？
用FastMCP等框架封装现有API,暴露为MCP Server。注意要优化数据格式和API设计。

Q5：本地 vs 远程MCP Server如何选择？

本地：敏感数据、低延迟
远程：跨组织共享、可扩展

Q6：MCP与LangChain的关系？
MCP是通信协议标准,LangChain可以作为MCP Client使用MCP服务器暴露的工具。

模型上下文协议（MCP）| Agentic Design Patterns | 智能体设计模式

一、核心定义

二、MCP vs 工具函数调用

三、MCP 架构组件

四大核心角色

交互流程

四、典型应用场景

1. 数据库集成

2. 生成式媒体编排

3. 外部API交互

4. 基于推理的信息提取

5. 自定义工具开发

6. 复杂工作流编排

7. 物联网设备控制

8. 金融服务自动化

五、关键设计考虑

核心要素对比

部署模式

传输机制

六、实战：ADK + MCP

1. 连接本地MCP服务器(文件系统)

2. 使用FastMCP创建自定义服务器

七、MCP的关键价值与局限

✅ 核心价值

⚠️ 关键局限

八、关键概念速查

九、常见问题

十、参考资源

官方文档

代码示例

扩展阅读

一、核心定义

二、MCP vs 工具函数调用

三、MCP 架构组件

四大核心角色

交互流程

四、典型应用场景

1. 数据库集成

2. 生成式媒体编排

3. 外部API交互

4. 基于推理的信息提取

5. 自定义工具开发

6. 复杂工作流编排

7. 物联网设备控制

8. 金融服务自动化

五、关键设计考虑

核心要素对比

部署模式

传输机制

六、实战：ADK + MCP

1. 连接本地MCP服务器(文件系统)

2. 使用FastMCP创建自定义服务器

七、MCP的关键价值与局限

✅ 核心价值

⚠️ 关键局限

八、关键概念速查

九、常见问题

十、参考资源

官方文档

代码示例

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