claude-code/docs/extensibility/mcp-protocol.mdx

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title: "MCP 协议 - 连接管理、工具发现与执行链路"
description: "从源码角度解析 Claude Code 的 MCP 集成：内置 MCP 与外部 MCP 的区别、7 种传输层实现、connectToServer 的 memoize 缓存、工具发现的 LRU 策略、认证状态机、以及 MCP 工具如何进入权限检查链路。"
keywords: ["MCP", "Model Context Protocol", "工具扩展", "MCP 客户端", "工具发现", "内置 MCP", "外部 MCP"]
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{/* 本章目标：从源码角度揭示 MCP 客户端的两种运行模式（内置/外部）、连接管理、工具发现协议和执行链路 */}

## 架构总览：从配置到可用工具

```
配置层（多来源合并）
  ├── settings.json: { mcpServers: { "my-db": { command: "npx", args: [...] } } }   ← 外部
  ├── .mcp.json: 项目级 MCP 配置                                                      ← 外部
  ├── 插件 manifest (.mcp.json / .mcpb)                                               ← 外部（插件）
  ├── claude.ai connectors                                                            ← 外部（远程）
  ├── enterprise managed-mcp.json                                                     ← 外部（企业管控）
  ├── setupComputerUseMCP() / setupClaudeInChrome()                                   ← 内置（动态注册）
  └── SDK 传入 (type:'sdk')                                                           ← 内置（IDE 嵌入）
  ↓
getAllMcpConfigs()                    ← enterprise 独占 或 合并 user/project/local + plugin + claude.ai
  ↓
useManageMCPConnections()             ← React Hook 管理连接生命周期
  ↓
connectToServer(name, config)         ← memoize 缓存（lodash memoize）
  ├── 判断：内置 MCP → InProcessTransport（同进程）
  ├── 判断：外部 stdio → StdioClientTransport（子进程）
  ├── 判断：远程 SSE/HTTP/WS → 网络传输
  └── 返回 MCPServerConnection        ← { connected | failed | needs-auth | pending | disabled }
  ↓
fetchToolsForClient(client)           ← LRU(20) 缓存
  ├── client.request({ method: 'tools/list' })
  └── 每个工具包装为 MCPTool            ← 统一 Tool 接口
  ↓
assembleToolPool()                    ← 合并内置工具 + MCP 工具
  ↓
工具名格式: mcp__<serverName>__<toolName>  ← buildMcpToolName()
```

## 两种 MCP 模式：内置 vs 外部

Claude Code 的 MCP 实现区分 **内置 MCP 服务器** 和 **外部 MCP 服务器**。两者使用相同的客户端协议和工具发现机制，但在连接方式、生命周期管理和配置来源上完全不同。

### 内置 MCP 服务器

内置 MCP 服务器由 Claude Code 自身提供，无需用户手动配置。它们在启动时自动注册为 `dynamic` scope 的配置，并在同进程内运行。

| 服务器 | 名称 | 包路径 | Feature Flag | 启用方式 |
|--------|------|--------|-------------|---------|
| Computer Use | `computer-use` | `@ant/computer-use-mcp` | `CHICAGO_MCP` | GrowthBook gate + macOS + interactive |
| Claude in Chrome | `claude-in-chrome` | `@ant/claude-for-chrome-mcp` | — | `--chrome` 参数或 `claudeInChromeDefaultEnabled` 配置 |
| VSCode SDK | `claude-vscode` | — | — | IDE 嵌入模式 (type:`sdk`) |

#### InProcessTransport：零开销同进程通信

内置服务器通过 `InProcessTransport`（`src/services/mcp/InProcessTransport.ts`）运行，**不启动子进程**：

```typescript
// 创建一对 linked transport —— 消息在两端之间直接传递
const [clientTransport, serverTransport] = createLinkedTransportPair()

// server 端连接到 serverTransport
inProcessServer = createComputerUseMcpServerForCli()
await inProcessServer.connect(serverTransport)

// client 端使用 clientTransport（与外部 MCP 的 Client 相同接口）
transport = clientTransport
```

`InProcessTransport` 的核心设计：
- `send()` 通过 `queueMicrotask()` 异步投递消息到对端，避免同步请求/响应的栈深度问题
- `close()` 双向关闭，任一端关闭都会触发两端的 `onclose` 回调
- 无网络开销、无 IPC 序列化、无进程启动时间

#### 动态注册流程

内置服务器在 `main.tsx` 的启动流程中注册，注入 `dynamicMcpConfig`：

```typescript
// main.tsx: Computer Use MCP 动态注册
if (feature("CHICAGO_MCP") && getPlatform() !== "unknown" && !getIsNonInteractiveSession()) {
  const { getChicagoEnabled } = await import("src/utils/computerUse/gates.js")
  if (getChicagoEnabled()) {
    const { setupComputerUseMCP } = await import("src/utils/computerUse/setup.js")
    const { mcpConfig, allowedTools } = setupComputerUseMCP()
    dynamicMcpConfig = { ...dynamicMcpConfig, ...mcpConfig }
    allowedTools.push(...cuTools)
  }
}
```

`setupComputerUseMCP()` 返回的配置（`src/utils/computerUse/setup.ts`）：

```typescript
{
  "computer-use": {
    type: "stdio",           // 类型标记为 stdio（但 client.ts 会拦截为 InProcessTransport）
    command: process.execPath,
    args: ["--computer-use-mcp"],
    scope: "dynamic",        // 动态作用域，不持久化
  }
}
```

#### 连接时拦截

`connectToServer()` 在 `client.ts:906-944` 中根据服务器名拦截内置服务器：

```typescript
// Chrome MCP — 在 process 内运行，避免 ~325MB 子进程
if (isClaudeInChromeMCPServer(name)) {
  const { createChromeContext } = await import('../../utils/claudeInChrome/mcpServer.js')
  const { createClaudeForChromeMcpServer } = await import('@ant/claude-for-chrome-mcp')
  const { createLinkedTransportPair } = await import('./InProcessTransport.js')
  const context = createChromeContext(config.env)
  inProcessServer = createClaudeForChromeMcpServer(context)
  const [clientTransport, serverTransport] = createLinkedTransportPair()
  await inProcessServer.connect(serverTransport)
  transport = clientTransport
}

// Computer Use MCP — 同理
if (feature('CHICAGO_MCP') && isComputerUseMCPServer(name)) {
  const { createComputerUseMcpServerForCli } = await import('../../utils/computerUse/mcpServer.js')
  const { createLinkedTransportPair } = await import('./InProcessTransport.js')
  inProcessServer = await createComputerUseMcpServerForCli()
  const [clientTransport, serverTransport] = createLinkedTransportPair()
  await inProcessServer.connect(serverTransport)
  transport = clientTransport
}
```

#### 保留名称保护

内置服务器的名称被保留，用户无法手动添加同名配置（`config.ts:636-648`）：

```typescript
// 添加 MCP 配置时检查保留名
if (isClaudeInChromeMCPServer(name)) {
  throw new Error(`Cannot add MCP server "${name}": this name is reserved.`)
}
if (feature('CHICAGO_MCP') && isComputerUseMCPServer(name)) {
  throw new Error(`Cannot add MCP server "${name}": this name is reserved.`)
}
```

启动时也有全局检查（`main.tsx:2351-2368`）：如果用户配置中包含保留名（非 `type:'sdk'`），直接 `process.exit(1)`。

#### VSCode SDK MCP

VSCode SDK MCP 是特殊的内置模式。IDE（如 VS Code、JetBrains）通过嵌入方式启动 Claude Code，并传入 `type:'sdk'` 的 MCP 配置。这类配置：
- 不经过保留名称检查（IDE 可以使用任意名称）
- 不参与 enterprise MCP 的排他控制
- 通过 VSCode SDK transport 连接
- 支持双向通知（如 `file_updated`、`experiment_gates`）

```typescript
// src/services/mcp/vscodeSdkMcp.ts
export function setupVscodeSdkMcp(sdkClients: MCPServerConnection[]): void {
  const client = sdkClients.find(client => client.name === 'claude-vscode')
  if (client && client.type === 'connected') {
    // 注册 log_event 通知处理器
    client.client.setNotificationHandler(LogEventNotificationSchema(), ...)
    // 发送实验门控到 VSCode
    client.client.notification({ method: 'experiment_gates', params: { gates } })
  }
}
```

### 外部 MCP 服务器

外部 MCP 服务器由用户在配置文件中声明，通过子进程或网络连接运行。

#### 配置来源

| 来源 | Scope | 文件位置 | 优先级 |
|------|-------|---------|--------|
| 项目配置 | `project` | `<project>/.mcp.json` | 最高（同名覆盖） |
| 本地配置 | `local` | `<project>/.claude/settings.local.json` | 高 |
| 用户配置 | `user` | `~/.claude/settings.json` | 中 |
| 插件 | `dynamic` | 插件 manifest 中 `.mcp.json` | 中 |
| claude.ai | `claudeai` | 通过 API 获取 | 低 |
| 企业管控 | `enterprise` | 系统管理路径 `managed-mcp.json` | 排他（存在时覆盖全部） |

#### 配置示例

```json
// settings.json / .mcp.json 中的 MCP 配置
{
  "mcpServers": {
    // stdio 类型 — 启动子进程
    "my-database": {
      "command": "npx",
      "args": ["@my-org/db-mcp-server"],
      "env": { "DB_URL": "postgres://..." }
    },

    // HTTP 流类型 — 远程服务器
    "remote-api": {
      "type": "http",
      "url": "https://api.example.com/mcp"
    },

    // SSE 类型 — Server-Sent Events
    "realtime-feed": {
      "type": "sse",
      "url": "https://feed.example.com/sse"
    },

    // WebSocket 类型
    "ws-service": {
      "type": "ws",
      "url": "wss://ws.example.com/mcp"
    }
  }
}
```

#### 配置合并与去重

`getAllMcpConfigs()`（`config.ts`）按优先级合并多个来源的配置：

1. 企业管控配置存在时，**独占返回**（忽略所有其他来源）
2. 否则合并：user → project → local → plugin → claude.ai
3. 插件与手动配置去重：通过 `getMcpServerSignature()` 生成内容签名（基于 command/args/url），插件配置被同名手动配置抑制
4. `addScopeToServers()` 为每个配置项标注来源 scope

## 7 种传输层实现

`connectToServer()`（`client.ts:596-1643`）根据 `config.type` 分发到不同的 Transport 实现：

| 传输类型 | Transport 类 | 适用场景 | 认证方式 |
|----------|-------------|---------|---------|
| `stdio`（默认） | `StdioClientTransport` | 外部本地子进程 | 无 |
| `sse` | `SSEClientTransport` | 远程 SSE 服务 | `ClaudeAuthProvider` + OAuth |
| `http` | `StreamableHTTPClientTransport` | HTTP 流 | `ClaudeAuthProvider` + OAuth |
| `sse-ide` | `SSEClientTransport` | IDE 集成 | lockfile token |
| `ws-ide` | `WebSocketTransport` | IDE WebSocket | `X-Claude-Code-Ide-Authorization` |
| `ws` | `WebSocketTransport` | WebSocket 服务 | session ingress token |
| `claudeai-proxy` | `StreamableHTTPClientTransport` | claude.ai 代理 | OAuth bearer + 401 重试 |
| InProcess（内置） | `InProcessTransport` | Computer Use / Chrome | 无（同进程） |

### stdio 传输的进程管理

stdio 类型的 MCP 服务器作为子进程运行，cleanup 时采用 **信号升级策略**（`client.ts:1431-1564`）：

```
SIGINT (100ms) → SIGTERM (400ms) → SIGKILL
```

总清理时间上限 600ms，防止 MCP 服务器关闭阻塞 CLI 退出。

### 远程传输的认证状态机

SSE/HTTP 类型使用 `ClaudeAuthProvider` 实现 OAuth 认证流程。认证失败时进入 `needs-auth` 状态，并写入 15 分钟 TTL 的缓存文件（`mcp-needs-auth-cache.json`），避免重复弹出认证提示。

```
连接尝试 → 401 Unauthorized
  ↓
handleRemoteAuthFailure()
  ├── logEvent('tengu_mcp_server_needs_auth')
  ├── setMcpAuthCacheEntry(name)         ← 写入 15min TTL 缓存
  └── return { type: 'needs-auth' }      ← UI 显示认证提示
```

## 连接缓存与重连机制

`connectToServer` 使用 lodash `memoize` 缓存连接对象，缓存 key 为 `${name}-${JSON.stringify(config)}`。

### 缓存失效触发

当连接关闭时（`client.onclose`），清除所有相关缓存（`client.ts:1376-1404`）：

```typescript
client.onclose = () => {
  const key = getServerCacheKey(name, serverRef)
  fetchToolsForClient.cache.delete(name)      // 工具缓存
  fetchResourcesForClient.cache.delete(name)  // 资源缓存
  fetchCommandsForClient.cache.delete(name)   // 命令缓存
  connectToServer.cache.delete(key)           // 连接缓存
}
```

### 连接降级检测

远程传输有 **连续错误计数器**（`client.ts:1229`）：

```typescript
let consecutiveConnectionErrors = 0
const MAX_ERRORS_BEFORE_RECONNECT = 3
```

遇到终端错误（ECONNRESET、ETIMEDOUT、EPIPE 等）连续 3 次后，主动关闭 transport 触发重连。对于 HTTP 传输，还检测 session 过期（404 + JSON-RPC code -32001）。

### 请求级超时保护

每个 HTTP 请求使用独立的 `setTimeout` 超时（`wrapFetchWithTimeout`，`client.ts:493`），而非共享 `AbortSignal.timeout()`。原因是 Bun 对 AbortSignal.timeout 的 GC 是惰性的——每个请求约 2.4KB 原生内存，即使请求毫秒级完成也要等 60s 才回收。

```typescript
const controller = new AbortController()
const timer = setTimeout(c => c.abort(...), MCP_REQUEST_TIMEOUT_MS, controller)
timer.unref?.()  // 不阻止进程退出
```

## 工具发现：从 MCP 到 Tool 接口

`fetchToolsForClient()`（`client.ts:1744-2000`）使用 `memoizeWithLRU` 缓存（上限 100），将 MCP 工具转换为 Claude Code 的统一 Tool 接口：

```typescript
const fullyQualifiedName = buildMcpToolName(client.name, tool.name)
// 结果: "mcp__my-database__query"
```

### 内置 MCP 的工具发现

内置 MCP 服务器虽然使用 InProcessTransport，但工具发现流程与外部服务器完全一致：

- **Computer Use**：`createComputerUseMcpServerForCli()` 在 `src/utils/computerUse/mcpServer.ts` 中构建 MCP Server 对象，注册 `ListToolsRequestSchema` handler。工具描述包含平台特定的已安装应用列表（1s 超时枚举）。
- **Claude in Chrome**：`createClaudeForChromeMcpServer()` 在 `@ant/claude-for-chrome-mcp` 包中构建 Server，提供 17+ 个浏览器控制工具。
- **VSCode SDK**：由 IDE 端提供工具列表，通过 SDK transport 传递。

### 工具描述截断

MCP 工具描述上限 2048 字符（`MAX_MCP_DESCRIPTION_LENGTH`）。OpenAPI 生成的 MCP 服务器曾观察到 15-60KB 的描述文档。

### 工具能力标注

每个 MCP 工具根据 `tool.annotations` 自动标注：

| 注解 | 映射到 | 含义 |
|------|--------|------|
| `readOnlyHint` | `isReadOnly()` + `isConcurrencySafe()` | 只读，可并行 |
| `destructiveHint` | `isDestructive()` | 破坏性操作 |
| `openWorldHint` | `isOpenWorld()` | 开放世界（不可枚举） |
| `title` | `userFacingName()` | 显示名称 |

### MCP 工具的权限检查

MCP 工具默认返回 `{ behavior: 'passthrough' }`（`client.ts:1816-1834`），意味着它们始终进入权限确认流程。工具名使用 `mcp__` 前缀精确匹配权限规则。

内置 MCP 服务器的工具通过 `allowedTools` 列表自动授权——在 `main.tsx` 启动时加入，绕过普通权限提示。例如 Computer Use 工具的 `request_access` 自行处理会话级审批。

## MCP 工具的执行链路

```
AI 生成 tool_use: { name: "mcp__my-db__query", input: { sql: "..." } }
  ↓
MCPTool.call()                               ← client.ts:1835
  ├── ensureConnectedClient()                ← 确保连接有效（重连）
  ├── callMCPToolWithUrlElicitationRetry()   ← 带 Elicitation 重试
  │   ├── client.request({ method: 'tools/call' })
  │   ├── 处理图片结果（resize + persist）
  │   └── 内容截断（mcpContentNeedsTruncation）
  ├── McpSessionExpiredError → 重试一次
  └── 返回 { data: content, mcpMeta }
```

### Session 过期自动重试

HTTP 传输的 MCP session 可能过期。检测到 `McpSessionExpiredError` 后自动重试一次（`client.ts:1862`），因为 `ensureConnectedClient()` 已经清除了缓存并建立了新连接。

### 内容截断与持久化

大型 MCP 工具输出通过 `truncateMcpContentIfNeeded` 截断，二进制内容（图片）通过 `persistBinaryContent` 写入文件并返回文件路径。图片自动 resize（`maybeResizeAndDownsampleImageBuffer`）。

## MCP 连接的并发控制

```typescript
// 本地服务器并发连接数
getMcpServerConnectionBatchSize()    // 默认 3

// 远程服务器并发连接数
getRemoteMcpServerConnectionBatchSize()  // 默认 20
```

本地 MCP 服务器（stdio）是重量级的子进程，默认限制 3 个并发连接。远程服务器是轻量级 HTTP 请求，允许 20 个并发。

## 内置 vs 外部 MCP 对比总结

| 维度 | 内置 MCP | 外部 MCP |
|------|---------|---------|
| **Transport** | `InProcessTransport`（同进程） | stdio / SSE / HTTP / WebSocket |
| **配置来源** | `setupComputerUseMCP()` / `setupClaudeInChrome()` 等动态注册 | settings.json / .mcp.json / 插件 / claude.ai |
| **Scope** | `dynamic` | `user` / `project` / `local` / `enterprise` / `claudeai` |
| **进程模型** | 同进程，零开销 | 子进程（stdio）或网络连接 |
| **名称保护** | 保留名，用户不可添加同名 | 自由命名（字母数字 + `-_`） |
| **生命周期** | 随 CLI 启停 | 连接缓存 + 按需重连 |
| **权限** | `allowedTools` 自动授权 | `passthrough` 进入权限确认 |
| **Feature Flag** | `CHICAGO_MCP`（Computer Use）等 | 无（始终可用） |
| **工具发现** | 与外部相同（MCP 协议） | 标准 MCP `tools/list` |
| **清理** | `inProcessServer.close()` | 信号升级策略 SIGINT→SIGTERM→SIGKILL |

## 关键源文件索引

| 文件 | 职责 |
|------|------|
| `src/services/mcp/client.ts` | 核心客户端：connectToServer、fetchToolsForClient、MCPTool.call |
| `src/services/mcp/config.ts` | 配置管理：getAllMcpConfigs、addMcpConfig、removeMcpConfig |
| `src/services/mcp/types.ts` | 类型定义：配置 Schema、连接状态类型 |
| `src/services/mcp/InProcessTransport.ts` | 内置 MCP 传输层：linked transport pair |
| `src/services/mcp/vscodeSdkMcp.ts` | VSCode SDK MCP：双向通知、实验门控 |
| `src/services/mcp/useManageMCPConnections.ts` | React Hook：连接生命周期、重连 |
| `src/utils/computerUse/mcpServer.ts` | Computer Use MCP Server 构建 |
| `src/utils/computerUse/setup.ts` | Computer Use 动态注册 |
| `src/utils/claudeInChrome/mcpServer.ts` | Chrome MCP Server 构建 + Bridge 配置 |
| `src/tools/MCPTool/MCPTool.ts` | MCP 工具包装：统一 Tool 接口 |
| `src/entrypoints/mcp.ts` | MCP server 入口（Claude Code 作为 MCP server） |