モデルコンテキストプロトコル（MCP）

Model Context Protocol とは？

Model Context Protocol（MCP）は、オープンで標準化されたプロトコルです。これを利用することで、クライアントソフトウェアと大規模言語モデル（LLM）サーバ間で、構造化され信頼性の高い通信を構築できます。従来の API と異なり、MCP ではコンテキストやツール、リソースを一貫した形式でやり取りできます。つまり、異なるベンダーの AI システム同士でも互換性の問題なく連携できるのです。MCP ではプロンプトだけでなく、メタデータやツール説明、リソースリンクなど追加情報のパッケージ化と送信方法も定義します。これによって、通信が予測可能になり、新機能追加時もスムーズに拡張できます。

MCP と Python サーバ開発の関係

Python サーバプロジェクトで MCP を使えば、独自仕様による混乱や手間を避けられます。MCP 準拠サーバは、構造化リクエストの読み取り・処理方法を理解しています。このアプローチにより、統合作業の負担が軽減され、コードの保守性も高まります。AI アプリケーションの迅速な構築・スケールアップや、どんな AI システムとも MCP 対応クライアントなら連携可能です。MCP の明確なコンテキスト・リソース・ツールの定義により、翻訳コードの記述量が減り、再利用可能なコンポーネント基盤の上に構築できます。

基本原則とアーキテクチャ

MCP の主な構成要素は以下のとおりです：

• サーバ：MCP エンドポイントを運用するシステム。クライアントからのコンテキスト、ツールリクエスト、リソースコールを受け付けます。
• リソースとツール：電卓や検索エンジンなど、サーバが MCP 経由で提供するモジュール型機能。クライアントや LLM は必要に応じて利用可能です。
• コンテキストとプロンプト：MCP ではユーザー指示、会話履歴、追加情報など詳細なコンテキストを送信できます。より正確かつ個別化されたモデル応答を実現します。
• 拡張性：独自ツールやリソース、コンテキスト構造を追加して MCP を拡張可能。AI ワークフローの変化に柔軟に対応できます。

MCP のスキーマベース設計で開発すれば、Python プロジェクトは将来の変更にも強くなります。MCP 準拠サーバは、新しい LLM や AI ツールが登場してもスムーズに連携できます。このプロトコルにより、構造・適応性・AI システム間の相互運用性を重視した開発が可能になります。

MCP サーバ構築のための Python ライブラリ

Model Context Protocol（MCP）サーバを Python で構築するには、プロトコル対応・リクエスト処理・スケール性に優れた特定のライブラリを活用するのが最適です。

MCP Python SDK

MCP Python SDK は MCP 準拠サーバ開発の中核ツールです。このツールキットには、スキーマバリデーション（データ形式チェック）、コンテキスト管理、プロトコル運用の機能が揃っています。SDK を使えばリソース定義やツールセットアップが素早く行え、サーバが常に最新の MCP 標準に準拠するようサポートします。プロトコルロジックの大部分を自動化してくれるため、カスタムコードやプロトコル更新対応の手間も大幅に削減できます。

コア Web フレームワーク：FastAPI と Flask

FastAPI

FastAPI は MCP サーバ構築に適した現代的で高速な Web フレームワークです。非同期プログラミングに対応しているため、多数のリクエストを同時に処理してもサーバが詰まることはありません。OpenAPI ドキュメントを自動生成し、pydantic によるデータチェックも標準装備。ASGI（非同期サーバゲートウェイインタフェース）構成により、ブロッキング処理を避けつつ多くの同時接続を捌けます。AI や大量コンテキスト処理が必要なアプリに最適です。

Flask

Flask も人気の高い Web フレームワークです。シンプルさと使いやすさから多く選ばれています。デフォルトでは一度に 1 リクエストずつ処理しますが、これは単純なアプリや並列処理が不要な場合に十分です。複数タスク同時処理が必要なら追加ライブラリで拡張可能。プロトタイピングや少人数利用のサーバには手軽な選択肢です。

非同期並行処理：asyncio と trio

asyncio

asyncio は Python 標準搭載の非同期プログラミング用ライブラリです。async／await 構文で、1 つのタスクが終わるのを待たずに複数リクエスト・バックグラウンド処理を同時進行できます。FastAPI や独自 ASGI アプリ開発時に最適で、スレッドを増やさず多数のタスク（外部システム呼び出しやバックグラウンドジョブ）を効率的に管理します。

trio

trio も非同期プログラミング用ライブラリですが、さらに高度な機能が特徴です。構造的並行性（structured concurrency）によって、タスクグループの安全な整理やキャンセルが容易。エラー処理も強化され、複雑な非同期処理でも分かりやすく記述できます。細やかな同時実行制御が求められる MCP サーバで選ばれています。

スケール重視の MCP サーバ基盤

MCP Python SDK と FastAPI（または Flask）、そして asyncio か trio を組み合わせれば、堅牢な MCP サーバ基盤が整います。整理された通信、将来の機能拡張やスケールアップ、新規接続にも柔軟に対応できます。

サーバ機能強化のための高度なライブラリ・ツール

データシリアライズとバリデーション

プロトコルベースのサーバを信頼性高く保つには、厳格なデータバリデーションが不可欠です。pydantic は Python 型アノテーションからランタイムでデータ検証・変換を行います。追加の処理負担が少なく、MCP メッセージやツール入力の厳格なフォーマット定義に最適。最新のパース技術に基づき、一般的なデータモデルなら 1 ミリ秒未満で検証可能というベンチマーク結果も。型違いや不正リクエストの検出・ブロックに役立ちます。
marshmallow はデータ入出力のシリアライズ／デシリアライズに特化。カスタムフィールドや複雑なネスト構造、前後処理のカスタマイズも柔軟。MCP サーバでデータの変換やクリーニングが必要な場合に便利です。

リアルタイム通信：Websocket と SSE

対話型 AI システムにはリアルタイムな更新が必須です。websocket を使えば、サーバとクライアント間で 1 本の TCP 接続を通じて双方向通信が可能。レスポンスのストリーム配信やツールからのライブ更新、共同作業型モデルタスクなどに最適です。テストや調査結果では、websocket 接続での遅延は通常 50 ミリ秒未満に抑えられ、長輪講や通常の HTTP リクエストより圧倒的に高速な通信が実現できます。

サーバからクライアントへの一方向配信だけでよい場合は Server-Sent Events（SSE） が有効です。SSE は単純な HTTP 接続で動作し、ほとんどのブラウザが標準対応。通知や更新情報の一方向配信に適し、双方向通信が不要な場合はサーバ負荷も抑えられます。

セキュリティと認証

モデルコンテキストやユーザーデータの安全確保には強力な認証が必須です。Authlib なら OAuth2 や OpenID Connect など、広く使われる安全な認証方式を実装できます。各種アイデンティティプロバイダとの連携も容易になり、脆弱性リスクの低減にも貢献します。

セッション管理には PyJWT を使って JSON Web Token による認証が可能。トークンは暗号署名されているため、毎回データベース参照せずにユーザーの識別と権限チェックが高速に行えます。RS256 や HS512 など高度な署名方式にも対応し、業界標準ガイドラインに沿ったセキュリティ要件も満たします。

pydantic、marshmallow、websocket、SSE、Authlib、PyJWT を MCP サーバに組み込むことで、堅牢なデータ検証・高速リアルタイム通信・安全な認証基盤を実現できます。各ライブラリが役割分担し、モジュール性・保守性・本番運用性の高いサーバ構築を支援します。

MCP サーバの統合戦略

効率的な統合戦略により、MCP サーバは外部サービスとの連携、データ管理、信頼性の高いデプロイが可能になります。ここでは、現代的な Python 製 MCP サーバ開発で活用される各主要ライブラリについて、具体的な戦略・解説・実用例を紹介します。

外部 API との連携

MCP サーバは、モデルコンテキスト強化のため外部サービスからデータ取得が必要な場合があります。requests ライブラリは同期的な HTTP 通信に適しており、サーバ起動時や低負荷時などブロッキングが問題にならない用途に最適です。多数のリクエストを同時処理したい場合やブロックを避けたい場合は、非同期 HTTP 機能を持つ httpx が有効。HTTPX はコネクションプールや HTTP/2 に対応し、負荷の高いサーバでも通信速度やデータ処理効率が向上します（HTTPX ベンチマーク参照）。

例：

• スクリプトや同期ツール処理では requests.get() でリソース取得
• 非同期 FastAPI エンドポイント内では await httpx.AsyncClient().get() で並列データ取得

データベース連携

MCP サーバは永続的なデータ管理も重要です。リレーショナルデータベースには SQLAlchemy の ORM を使うことで、Python コードからデータベース操作が可能。複雑なクエリやスキーマ変更も ORM が吸収し、生 SQL 記述によるミスを防ぎ、メンテナンス性も向上します（SQLAlchemy ドキュメントや ORM の有用性に関する調査参照）。

非同期プログラミング向けには asyncpg が PostgreSQL へ直接・完全非同期で接続できます。FastAPI ベースの MCP サーバなど、多数の DB 接続を同時に扱う場合に最適。ベンチマークでは、同期ドライバと比較して asyncpg の方が遅延減・高リクエスト処理能力を示しています。

例：

• SQLAlchemy ORM でユーザーアクションやツール利用履歴を記録
• asyncpg でノンブロッキングなイベント駆動型 DB 操作

本番環境へのデプロイ

多ユーザー対応の MCP API 運用には、FastAPI アプリ用 ASGI サーバとして uvicorn が有効です。uvicorn は asyncio により多数リクエストを同時処理。Flask など WSGI フレームワーク用には gunicorn で複数ワーカープロセスを管理し、負荷時も高い信頼性を維持します。科学的検証でも uvicorn のイベントループは I/O 多発・非同期ワークロードに効率的、gunicorn は従来型・同期アプリに適合しています。

Docker でサーバや依存モジュールをまとめてイメージ化すれば、移動や Kubernetes などオーケストレーション、CI/CD パイプラインも容易。セットアップミス削減やマルチマシン展開の容易化も実証されています。

例：

• FastAPI MCP サーバを uvicorn main:app --host 0.0.0.0 --port 80 で起動
• サーバコードを Dockerfile にまとめてどの環境でも一貫したイメージ構築

requests／httpx で API 連携、SQLAlchemy／asyncpg でデータ管理、uvicorn／gunicorn でサービング、Docker でデプロイ。これらの戦略により、MCP サーバは外部システム連携・効率的なデータ保存・現実運用に耐える安定動作を実現できます。

実践例 – シンプルな MCP サーバ構築

ステップ 1: 必要なパッケージのインストール

まず、pip で MCP サーバに必要なライブラリをインストールします：

pip install fastapi uvicorn pydantic mcp-sdk

ステップ 2: 電卓ツールの定義と MCP サーバの作成

FastAPI で HTTP リクエストを処理し、pydantic で入力データの検証・構造化、MCP Python SDK で MCP プロトコル準拠のサーバを構築します。

from fastapi import FastAPI  
from pydantic import BaseModel  
from mcp_sdk import MCPServer, Tool

app = FastAPI()  
mcp_server = MCPServer(app)

class AddInput(BaseModel):  
    a: float  
    b: float

@Tool(name="add", input_model=AddInput)  
def add(inputs: AddInput):  
    return {"result": inputs.a + inputs.b}

mcp_server.register_tool(add)

解説：

• FastAPI で Web アプリ・HTTP ルートを構築
• pydantic は AddInput クラスでツール入力の型・構造を検証
• MCP SDK の Tool デコレータで add 関数を MCP リソースとして公開
• MCPServer がツールを FastAPI と連携し、MCP 互換エンドポイントを自動生成

ステップ 3: サーバの起動

uvicorn で ASGI サーバを起動し、MCP エンドポイントを利用可能にします：

uvicorn main:app --reload

動作の仕組み

サーバが add ツールへの正規 MCP リクエストを受信すると、FastAPI が該当関数にルーティングします。pydantic が入力データの検証を行い、MCP SDK がプロトコルルールを処理。add ツールは合計値を計算し、結果を JSON で返します。新しいツールは入力モデル・関数を追加し MCP サーバに登録するだけで拡張可能です。

この例は、FastAPI・pydantic・MCP Python SDK・uvicorn を活用した、シンプルかつ標準準拠の MCP サーバの全体像を示しています。このパターンを応用すれば、より多機能な MCP サーバも容易に構築できます。