CRUD в MongoDB: руководство для начинающих

логотип MongoDB

MongoDB — документная NoSQL‑БД, подходящая для гибкой модели данных. В статье объяснено, как загрузить сервер, подключиться к нему, выполнять базовые CRUD‑операции (insertOne/insertMany, find/findOne, updateOne/updateMany, deleteOne/deleteMany) на примере Node.js‑драйвера, а также приведены практические советы по моделированию схем, безопасности, тестам и плану развертывания.

Введение

MongoDB предоставляет возможность быстро создавать современные, легко доступные и изменяемые базы данных. Это документная NoSQL‑система, где данные хранятся в JSON‑подобных документах (BSON). Такой подход освобождает от жёстких табличных схем и позволяет быстрее итеративно развивать приложение.

Ключевые термины в одну строку

NoSQL: семейство баз данных, не ориентированных на реляционные таблицы.
CRUD: четыре операции — Create, Read, Update, Delete.
Документ: единица хранения в MongoDB, похожая на JSON.

Почему читать дальше

Эта инструкция подходит начинающим и тем, кто знает SQL, но впервые работает с MongoDB. Помимо примеров кода, вы найдёте советы по безопасности, тестированию, миграции и роли‑ориентированные чек‑листы для разработчика, DBA и инженера по DevOps.

Что такое NoSQL и где MongoDB вписывается

NoSQL обычно понимают как «не только SQL» — семейство баз данных, отличающихся гибкой схемой или специализированной структурой (ключ‑значение, столбцовые, графовые, документные). MongoDB — документная БД: данные хранятся в документах, что удобно для вложенных структур и динамических схем.

Когда NoSQL полезен

Быстрая эволюция модели данных при агильной разработке.
Хранение вложенных объектов (например, массивы адресов или заказов внутри профиля пользователя).
Высокая скорость записи и горизонтальная масштабируемость.

Когда стоит рассмотреть реляционные базы

Сложные транзакции с множеством зависимостей между таблицами.
Жёсткие ACID‑требования для всех операций (хотя MongoDB поддерживает транзакции с версии 4.x, у реляционных СУБД зрелая модель).

Что такое MongoDB (коротко)

MongoDB — открытая документная база данных. Документы хранятся в коллекциях и представляют собой пары ключ‑значение с поддержкой вложенных структур и массивов. MongoDB поддерживает основные CRUD‑операции, индексы, агрегирование и транзакции.

Факты по умолчанию

Формат хранения: BSON (бинарный формат JSON).
Порт по умолчанию: 27017.
Локальная адресация: 127.0.0.1 (localhost).

Загрузка и установка MongoDB

Важно: вы можете использовать локальную установку или облачный сервис (MongoDB Atlas). Ниже — общий путь для локальной установки и запуска сервера.

Скачайте дистрибутив с официального сайта MongoDB.
Распакуйте/установите в удобную директорию.
Создайте директорию для хранения данных (например, “mongodb-data”).

Выполнение сервера MongoDB локально

Запуск сервера производится командой, указывающей путь к исполняемому файлу mongod и каталог данных. Пример (вставлен как в исходном материале, с относительными путями):

/Users/Administrator/mongodb/bin/mongod.exe --dbpath=/Users/Administrator/mongodb-data

Пояснения

Первый путь указывает на исполняемый файл mongod.exe.
Параметр –dbpath указывает каталог, где MongoDB сохраняет данные.
На Windows или Linux пути будут другими; важно указать корректные абсолютные или относительные пути.

После запуска вы увидите вывод в консоли, среди которого важны две строки: адрес и порт. Пример:

{"t":{"$date":"2021-04-14T18:10:11.779-05:00"},"s":"I", "c":"NETWORK", "id":23015, "ctx":"listener","msg":"Listening on","attr":{"address":"127.0.0.1"}}
{"t":{"$date":"2021-04-14T18:10:11.797-05:00"},"s":"I", "c":"NETWORK", "id":23016, "ctx":"listener","msg":"Waiting for connections","attr":{"port":27017,"ssl":"off"}}

Эти строки показывают localhost и порт по умолчанию (27017). Они понадобятся при подключении клиента.

Подключение клиентских драйверов

MongoDB поддерживает драйверы для большинства языков: Node.js, Python, Java, Go и т.д. В этой статье приведены примеры для Node.js‑драйвера (популярный вариант для web‑приложений).

Установка драйвера для Node.js:

npm install mongodb

Главная функция — MongoClient, которую мы используем для подключения.

Создание базы и коллекции: общая логика

В MongoDB нет необходимости заранее создавать базу данных и коллекции: при первой вставке документов они создаются автоматически. Тем не менее рекомендуется явно управлять правами доступа и индексами.

Выполнение CRUD‑операций на примерах (Node.js)

Перед примерами: не забудьте запускать MongoDB локально или иметь URL облачного кластера. В примерах используется URL подключения:

const connectionURL = 'mongodb://127.0.0.1:27017';
const databaseName = 'user-manager';

Вставка: insertOne и insertMany

Когда использовать

insertOne — для единственной записи.
insertMany — для групповой вставки (эффективнее, чем последовательные insertOne).

Пример insertOne:

// импорт драйвера и получение MongoClient
const { MongoClient } = require("mongodb");

const connectionURL = 'mongodb://127.0.0.1:27017';
const databaseName = 'user-manager';

MongoClient.connect(connectionURL, { useUnifiedTopology: true }, (error, client) => {
  if (error) {
    return console.log('Не удалось подключиться к базе данных');
  }
  const db = client.db(databaseName);
  db.collection('users').insertOne({ name: 'John Doe', age: '28' }, (error, result) => {
    if (error) {
      return console.log('Не удалось создать пользователя');
    }
    console.log(result.ops);
    client.close();
  });
});

Пример insertMany:

MongoClient.connect(connectionURL, { useUnifiedTopology: true }, (error, client) => {
  if (error) return console.log('Не удалось подключиться');
  const db = client.db(databaseName);
  db.collection('users').insertMany([
    { name: 'Alice', age: 30 },
    { name: 'Bob', age: 25 }
  ], (err, res) => {
    if (err) return console.log('insertMany ошибка');
    console.log(res.insertedCount);
    client.close();
  });
});

Примечание: MongoDB автоматически генерирует поле _id, если вы его не задаёте.

Чтение: find и findOne

findOne ищет один документ и возвращает объект или null.
find возвращает курсор; чтобы получить массив, используйте .toArray(), а для потоковой обработки — итерации по курсору.

Пример findOne:

MongoClient.connect(connectionURL, { useUnifiedTopology: true }, (error, client) => {
  if (error) return console.log('Не удалось подключиться');
  const db = client.db(databaseName);
  db.collection('users').findOne({ name: 'John Doe' }, (error, user) => {
    if (error) return console.log('Не удалось найти пользователя');
    console.log(user);
    client.close();
  });
});

Пример find (несколько документов):

MongoClient.connect(connectionURL, { useUnifiedTopology: true }, async (error, client) => {
  if (error) return console.log('Не удалось подключиться');
  const db = client.db(databaseName);
  const cursor = db.collection('users').find({ age: { $gt: 20 } });
  const users = await cursor.toArray();
  console.log(users);
  client.close();
});

Обновление: updateOne и updateMany

Операторы обновления начинаются с $. Чаще всего используется $set, чтобы задать новые значения полей.

Пример updateOne:

// обновить возраст пользователя
db.collection('users').updateOne({ name: 'John Doe' }, { $set: { age: '29' } });

Пример updateMany:

// добавить поле "active: true" всем пользователям старше 18
db.collection('users').updateMany({ age: { $gt: 18 } }, { $set: { active: true } });

Важно: по умолчанию updateOne и updateMany не возвращают обновлённый документ. Чтобы получить документ, можно использовать findOneAndUpdate с опцией returnOriginal: false (или returnDocument: ‘after’ в новых драйверах).

Удаление: deleteOne и deleteMany

Пример deleteOne:

// удалить пользователя по имени
db.collection('users').deleteOne({ name: 'John Doe' });

Пример deleteMany:

// удалить всех пользователей с возрастом 0
db.collection('users').deleteMany({ age: '0' });

Удаление простое, но будьте осторожны с критериями: ошибочный фильтр может удалить больше записей, чем планировали.

Моделирование данных и практические рекомендации

Проектируйте модель данных под запросы. Обычно легче нормализовать (ссылки) или денормализовать (вложенные документы) в зависимости от того, как вы читаете данные.
Избегайте больших документов (>16 МБ). MongoDB ограничивает размер документа.
Используйте индексирование для полей, по которым часто фильтруете или сортируете.
Для полей с уникальными значениями используйте уникальные индексы.
Планируйте шардирование при больших объёмах и высоких нагрузках.

Ментальные модели

Документ = объект в коде. Подумайте: «я бы хотел получить этот объект целиком — тогда он должен быть документом».
Коллекция = таблица, но без обязательной схемы.
Индекс = оглавление книги; создавайте по часто используемым путям поиска.

Когда не использовать MongoDB (контрпримеры)

Если ваш рабочий процесс требует множества сложных связей и сложных JOIN между большими таблицами, реляционные СУБД иногда удобнее.
Если каждую операцию нужно выполнять в строгой ACID‑транзакции, и вы не хотите думать о распределённых ограничениях, реляционная СУБД может быть лучше.

Альтернативы

PostgreSQL — мощная реляционная СУБД с поддержкой JSONB.
Redis — быстрое key‑value хранилище для кэширования и простых структур.
Cassandra — для очень больших распределённых нагрузок и линейной записи.

Производительность и индексы

Индексы ускоряют чтение, но замедляют запись и занимают место.
Используйте композитные индексы для часто встречающихся комбинаций полей.
Профилируйте запросы с помощью explain() для поиска узких мест.

Пример использования explain():

db.collection('users').find({ age: { $gt: 20 } }).explain('executionStats')

Транзакции и атомарность

С версии 4.0 MongoDB поддерживает транзакции на уровне нескольких документов в рамках replica set, а с версии 4.2 — в sharded кластере. Тем не менее операции в одном документе атомарны по‑умолчанию.

Совет: если можно спроектировать модель так, чтобы избегать распределённых транзакций, это упростит масштабирование.

Безопасность и харднинг

Включите аутентификацию и используйте авторизацию по ролям.
Не оставляйте сервер MongoDB доступным по публичному IP без VPN или TLS.
Включите шифрование TLS для сетевого трафика и, при необходимости, шифрование на уровне диска.
Регулярно обновляйте MongoDB и драйверы до поддерживаемых версий.

Пример создания пользователя с ролью:

db.createUser({ user: 'appUser', pwd: 'strongPassword', roles: [{ role: 'readWrite', db: 'user-manager' }] })

Резервное копирование и восстановление

Для небольших развёртываний можно использовать mongodump и mongorestore.
В кластерных установках используйте снапшоты или решения резервного копирования от поставщика (например, MongoDB Ops Manager или Atlas Backups).

Пример mongodump:

mongodump --uri="mongodb://127.0.0.1:27017/user-manager" --out=/backups/user-manager-2025-01-01

Миграция и совместимость версий

Проверяйте совместимость driver<->server: обновляйте драйверы после тестирования.
Миграция с реляционной СУБД требует проработки модели: нормализация → денормализация или ссылки.

Совет: создайте тестовый кластер, чтобы прогнать миграцию и убедиться в корректности запросов и индексов.

Роль‑ориентированные чек‑листы

Разработчик

Понять модель документа для своей области.
Написать тесты для CRUD (unit + интеграционные).
Добавить необходимые индексы и покрывающие индексы для медленных запросов.

DBA

Настроить резервное копирование и мониторинг.
Планировать шардирование и репликацию.
Проводить аудит прав доступа и журналов.

DevOps

Автоматизировать развёртывание с учётом конфигураций для безопасности (TLS, firewall).
Настроить мониторинг SLI/SLO (производительность, латентность запросов).

SOP: быстрая проверка перед релизом (playbook)

Проверить, что все критические индексы в продакшн‑клателе есть.
Проверить резервное копирование и восстановление на тестовом наборе.
Проверить профилирование медленных запросов и оптимизировать.
Проверить права пользователей и отключить анонимный доступ.
Прогнать прогонную нагрузочную тест‑сессию.

Критерии приёмки

Все CRUD‑функции проходят интеграционные тесты.
Время ответа для типичных запросов укладывается в заданные SLO.
Нет непреднамеренных удалений данных при тестовых сценариях.
Резервное копирование восстановило базу в тестовом окружении.

Тестовые случаи и приёмка

TC1: insertOne создаёт документ и возвращает _id.
TC2: findOne по уникальному полю возвращает ожидаемый объект.
TC3: updateOne изменяет поле и не создаёт дубликатов.
TC4: deleteOne удаляет только один документ с указанным фильтром.

Шаблон: чек‑лист для проверки производительности

Проверить explain() для медленных запросов.
Оценить процент полносканирования коллекции (COLLSCAN).
Проверить использование индексов при фильтрах и сортировках.

Краткий чек‑лист миграции с реляционной БД

Проанализировать частые запросы и выбрать модель: вложенные документы или ссылки.
Перенести сущности с учётом ограничений размера документа.
Построить индексы, эквивалентные ведущим операциям SELECT.
Прогнать тестовые запросы и сравнить результаты и производительность.

Примеры типичных ошибок и как их избегать

Ошибка: создание индекса в продакшне блокирует ресурсы.
Решение: создавайте индексы в off‑peak время или используйте фоновую сборку индексов.
Ошибка: хранение больших бинарных данных в документах.
Решение: используйте GridFS или внешнее хранилище для больших файлов.

FAQ

В: Поддерживает ли MongoDB транзакции?

Да. MongoDB поддерживает многодокументные транзакции в replica set и sharded кластере в современных версиях. Однако транзакции влияют на производительность, поэтому по возможности проектируйте модель так, чтобы их минимизировать.

В: Какой размер документа в MongoDB допустим?

Ограничение размера документа — 16 МБ. Для больших данных используйте GridFS.

В: Нужен ли мне жёсткий контроль схемы?

Нет, MongoDB позволяет гибкую схему, но рекомендуется использовать валидацию схемы (schema validation) или сторонние проверки на уровне приложения для контроля качества данных.

Image Credit: Alexander Sosluev/ WiKiMedia Commons

Короткое резюме

MongoDB подходит для гибкой и быстрой разработки с документной моделью данных.
CRUD‑операции просты: insertOne/insertMany, find/findOne, updateOne/updateMany, deleteOne/deleteMany.
Обратите внимание на индексы, безопасность, резервное копирование и тестирование перед релизом.

Важно

Перед переходом в продакшн настройте аутентификацию, TLS, мониторинг и политики резервного копирования.

CRUD в MongoDB: пошаговое руководство