1. مقدمة عن MongoDB

MongoDB هي قاعدة بيانات وثائقية مفتوحة المصدر تم تصميمها لتوفير قابلية توسع عالية وأداء متميز وتوافر مستمر. على عكس قواعد البيانات العلائقية التقليدية، تستخدم MongoDB نموذج بيانات مرن يعتمد على الوثائق بتنسيق BSON (Binary JSON)، مما يسمح بتخزين البيانات بطريقة أكثر طبيعية وفعالية للتطبيقات الحديثة.

2. تثبيت MongoDB

يمكن تثبيت MongoDB على مختلف أنظمة التشغيل بما في ذلك Windows وmacOS وLinux. سنستعرض خطوات التثبيت لكل نظام تشغيل.

تثبيت MongoDB على Windows

1. 1

   تنزيل المثبت: قم بزيارة الموقع الرسمي لـ MongoDB وتنزيل أحدث إصدار من MongoDB Community Server.

2. 2

   تشغيل المثبت: قم بتشغيل ملف التثبيت الذي تم تنزيله واتبع التعليمات.

   اختر "Complete" للتثبيت الكامل أو "Custom" لتخصيص خيارات التثبيت.

3. 3

   تكوين MongoDB كخدمة: خلال عملية التثبيت، يمكنك اختيار تثبيت MongoDB كخدمة Windows، وهو ما يوصى به.

4. 4

   التحقق من التثبيت: افتح موجه الأوامر وقم بتشغيل الأمر التالي للتحقق من إصدار MongoDB المثبت:

   mongod --version

تثبيت MongoDB على macOS

يمكن تثبيت MongoDB على macOS باستخدام Homebrew أو من خلال تنزيل الحزمة مباشرة.

باستخدام Homebrew:

brew tap mongodb/brew
brew install mongodb-community

تشغيل MongoDB:

brew services start mongodb-community

تثبيت MongoDB على Linux (Ubuntu)

# إضافة مفتاح GPG الرسمي لـ MongoDB
wget -qO - https://www.mongodb.org/static/pgp/server-6.0.asc | sudo apt-key add -

# إضافة مستودع MongoDB
echo "deb [ arch=amd64,arm64 ] https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu focal/mongodb-org/6.0 multiverse" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mongodb-org-6.0.list

# تحديث قائمة الحزم
sudo apt-get update

# تثبيت MongoDB
sudo apt-get install -y mongodb-org

# بدء خدمة MongoDB
sudo systemctl start mongod

# تمكين MongoDB للبدء تلقائيًا عند إعادة تشغيل النظام
sudo systemctl enable mongod

3. المفاهيم الأساسية في MongoDB

قبل البدء في استخدام MongoDB، من المهم فهم المفاهيم الأساسية التي تشكل بنية قاعدة البيانات.

# إنشاء قاعدة بيانات جديدة أو التبديل إلى قاعدة بيانات موجودة
use myDatabase

# عرض قاعدة البيانات الحالية
db

# عرض جميع قواعد البيانات
show dbs

# إنشاء مجموعة جديدة
db.createCollection("users")

# عرض جميع المجموعات في قاعدة البيانات الحالية
show collections

# إنشاء مجموعة تلقائيًا عند إدراج وثيقة
db.products.insertOne({ name: "Laptop", price: 999 })

// مثال لوثيقة MongoDB
{
   _id: ObjectId("60f7b5b9e95f2b2b5c9e8b7a"),
   name: "أحمد محمد",
   email: "[email protected]",
   age: 30,
   address: {
      city: "القاهرة",
      country: "مصر"
   },
   hobbies: ["القراءة", "السفر", "البرمجة"],
   active: true,
   created_at: ISODate("2023-07-20T12:30:45.000Z")
}

4. عمليات CRUD

عمليات CRUD (Create, Read, Update, Delete) هي العمليات الأساسية للتعامل مع البيانات في أي قاعدة بيانات. في MongoDB، يتم تنفيذ هذه العمليات باستخدام مجموعة من الدوال المتاحة في واجهة برمجة التطبيقات.

// إدراج وثيقة واحدة
db.users.insertOne({
    name: "محمد أحمد",
    email: "[email protected]",
    age: 28,
    active: true
})

{
    "acknowledged": true,
    "insertedId": ObjectId("60f7b5b9e95f2b2b5c9e8b7a")
}

// إدراج عدة وثائق
db.products.insertMany([
    {
        name: "لابتوب",
        price: 999,
        category: "إلكترونيات"
    },
    {
        name: "هاتف ذكي",
        price: 699,
        category: "إلكترونيات"
    },
    {
        name: "سماعات",
        price: 99,
        category: "إكسسوارات"
    }
])

{
    "acknowledged": true,
    "insertedIds": {
        "0": ObjectId("60f7b5b9e95f2b2b5c9e8b7b"),
        "1": ObjectId("60f7b5b9e95f2b2b5c9e8b7c"),
        "2": ObjectId("60f7b5b9e95f2b2b5c9e8b7d")
    }
}

// البحث عن جميع الوثائق في مجموعة
db.users.find()

// البحث عن وثائق تطابق شرطًا معينًا
db.users.find({ age: { $gt: 25 } })

// البحث عن وثائق تطابق عدة شروط
db.products.find({
    category: "إلكترونيات",
    price: { $lt: 800 }
})

// البحث عن أول وثيقة تطابق الشرط
db.users.findOne({ email: "[email protected]" })

// استرجاع حقول محددة فقط
db.users.find(
    { age: { $gt: 25 } },  // شرط البحث
    { name: 1, email: 1, _id: 0 }  // الحقول المطلوبة (1 للإظهار، 0 للإخفاء)
)

// ترتيب النتائج تصاعديًا حسب السعر
db.products.find().sort({ price: 1 })

// ترتيب النتائج تنازليًا حسب السعر
db.products.find().sort({ price: -1 })

// استرجاع أول 5 وثائق
db.products.find().limit(5)

// تخطي أول 10 وثائق واسترجاع 5 التالية (مفيد للصفحات)
db.products.find().skip(10).limit(5)

db.products.find({ category: "إلكترونيات" })
    .sort({ price: -1 })
    .skip(5)
    .limit(10)

// تحديث وثيقة واحدة
db.users.updateOne(
    { email: "[email protected]" },  // شرط البحث
    { $set: { age: 29, active: false } }  // التحديثات المطلوبة
)

// تحديث عدة وثائق
db.products.updateMany(
    { category: "إلكترونيات" },  // شرط البحث
    { $inc: { price: 50 } }  // زيادة السعر بمقدار 50
)

// استبدال وثيقة كاملة
db.users.replaceOne(
    { email: "[email protected]" },  // شرط البحث
    {  // الوثيقة الجديدة بالكامل
        name: "محمد علي",
        email: "[email protected]",
        age: 30,
        address: {
            city: "الرياض",
            country: "السعودية"
        },
        active: true
    }
)

db.users.updateOne(
    { email: "[email protected]" },
    { $set: { name: "مستخدم جديد", age: 25 } },
    { upsert: true }
)

// حذف أول وثيقة تطابق الشرط
db.users.deleteOne({ email: "[email protected]" })

// حذف جميع الوثائق التي تطابق الشرط
db.products.deleteMany({ category: "إكسسوارات" })

// حذف جميع الوثائق في المجموعة
db.products.deleteMany({})

5. الفهارس

الفهارس (Indexes) في MongoDB تعمل بشكل مشابه للفهارس في قواعد البيانات العلائقية. فهي تحسن أداء عمليات البحث وتسمح بالاستعلامات الفعالة عن البيانات.

إنشاء الفهارس

// إنشاء فهرس أحادي
db.users.createIndex({ email: 1 })  // 1 للترتيب التصاعدي، -1 للترتيب التنازلي

// إنشاء فهرس مركب (على عدة حقول)
db.products.createIndex({ category: 1, price: -1 })

// إنشاء فهرس فريد
db.users.createIndex({ email: 1 }, { unique: true })

عرض الفهارس

// عرض جميع الفهارس في مجموعة
db.users.getIndexes()

حذف الفهارس

// حذف فهرس محدد
db.users.dropIndex("email_1")

// حذف جميع الفهارس (باستثناء الفهرس الأساسي _id)
db.users.dropIndexes()

6. التجميع في MongoDB

يوفر MongoDB إطار عمل قوي للتجميع (Aggregation) يسمح بمعالجة البيانات وتحويلها بطرق متقدمة. يمكن استخدام التجميع لحساب القيم الإجمالية، وتجميع الوثائق، وتنفيذ عمليات معقدة على البيانات.

مفهوم خط أنابيب التجميع

يعتمد التجميع في MongoDB على مفهوم "خط الأنابيب" (Pipeline)، حيث تمر البيانات عبر مراحل متعددة، وكل مرحلة تقوم بتحويل البيانات بطريقة معينة.

أمثلة على عمليات التجميع

مثال 1: حساب متوسط الأسعار حسب الفئة

db.products.aggregate([
  { $match: { active: true } },
  { $group: {
      _id: "$category",
      averagePrice: { $avg: "$price" },
      count: { $sum: 1 }
    }
  },
  { $sort: { averagePrice: -1 } }
])

مثال 2: تحليل المبيعات الشهرية

db.orders.aggregate([
  { $match: { status: "completed" } },
  { $project: {
      year: { $year: "$orderDate" },
      month: { $month: "$orderDate" },
      totalAmount: 1
    }
  },
  { $group: {
      _id: { year: "$year", month: "$month" },
      monthlySales: { $sum: "$totalAmount" },
      orderCount: { $sum: 1 }
    }
  },
  { $sort: { "_id.year": 1, "_id.month": 1 } }
])

7. المعاملات في MongoDB

منذ الإصدار 4.0، تدعم MongoDB المعاملات متعددة الوثائق (Multi-Document Transactions) التي تسمح بتنفيذ مجموعة من العمليات كوحدة واحدة، بحيث تنجح جميعها أو تفشل جميعها معاً.

متى تستخدم المعاملات؟

المعاملات مفيدة في الحالات التي تتطلب الحفاظ على تناسق البيانات عبر عدة وثائق أو مجموعات، مثل:

• تحويل الأموال بين حسابين
• تحديث معلومات المستخدم وسجل النشاط في نفس الوقت
• إنشاء طلب وتحديث المخزون
• أي عملية تتطلب تغييرات مترابطة في عدة وثائق

استخدام المعاملات

// بدء جلسة
const session = db.getMongo().startSession();

// بدء المعاملة
session.startTransaction();

try {
  // الحصول على مراجع للمجموعات في الجلسة
  const accounts = session.getDatabase("finance").accounts;
  
  // تنفيذ العمليات
  accounts.updateOne(
    { _id: "account1" },
    { $inc: { balance: -100 } }
  );
  
  accounts.updateOne(
    { _id: "account2" },
    { $inc: { balance: 100 } }
  );
  
  // تأكيد المعاملة إذا نجحت جميع العمليات
  session.commitTransaction();
} catch (error) {
  // التراجع عن المعاملة في حالة حدوث خطأ
  session.abortTransaction();
  console.error("Error during transaction:", error);
} finally {
  // إنهاء الجلسة
  session.endSession();
}

8. الأمان في MongoDB

يوفر MongoDB مجموعة شاملة من ميزات الأمان لحماية البيانات والتحكم في الوصول إليها. من المهم فهم وتطبيق هذه الميزات لضمان أمان قاعدة البيانات الخاصة بك.

المصادقة

المصادقة هي عملية التحقق من هوية المستخدمين. يدعم MongoDB عدة آليات للمصادقة:

إنشاء مستخدم مع صلاحيات محددة

// إنشاء مستخدم مع صلاحيات القراءة والكتابة على قاعدة بيانات محددة
db.createUser({
  user: "appUser",
  pwd: "securePassword",
  roles: [{ role: "readWrite", db: "myDatabase" }]
})

التفويض

التفويض هو عملية تحديد ما يمكن للمستخدمين المصادق عليهم القيام به. يستخدم MongoDB نموذج تفويض يعتمد على الأدوار (Role-Based Access Control).

تشفير البيانات

يوفر MongoDB خيارات لتشفير البيانات أثناء النقل وأثناء التخزين:

• تشفير أثناء النقل: استخدام TLS/SSL لتأمين الاتصالات بين العملاء والخوادم.
• تشفير أثناء التخزين: تشفير البيانات المخزنة على القرص (متاح في الإصدار Enterprise).
• تشفير على مستوى الحقل: تشفير حقول محددة فقط في الوثائق.

9. تحسين الأداء في MongoDB

تحسين أداء MongoDB يتضمن مجموعة من الممارسات والتقنيات التي تساعد على تحسين سرعة الاستعلامات وكفاءة استخدام الموارد.

استخدام الفهارس بشكل فعال

الفهارس هي أهم أداة لتحسين أداء الاستعلامات في MongoDB. بعض النصائح لاستخدام الفهارس بشكل فعال:

• إنشاء فهارس للحقول التي يتم الاستعلام عنها بشكل متكرر.
• استخدام الفهارس المركبة للاستعلامات التي تتضمن عدة حقول.
• تجنب إنشاء فهارس زائدة عن الحاجة، حيث تؤثر على أداء عمليات الكتابة.
• استخدام explain() لتحليل أداء الاستعلامات واختيار الفهارس المناسبة.

تحليل أداء الاستعلامات

// تحليل أداء استعلام
db.users.find({ age: { $gt: 25 } }).explain("executionStats")

تصميم المخطط بشكل مناسب

تصميم مخطط البيانات (Schema Design) له تأثير كبير على أداء MongoDB:

تحسين عمليات الكتابة

لتحسين أداء عمليات الكتابة في MongoDB:

• استخدم عمليات الكتابة المجمعة (Bulk Write Operations) لتنفيذ عدة عمليات كتابة في طلب واحد.
• اضبط مستوى التأكيد (Write Concern) المناسب لمتطلبات التطبيق.
• استخدم التحديثات الجزئية بدلاً من تحديث الوثيقة بأكملها عندما يكون ذلك ممكناً.

// مثال على عمليات الكتابة المجمعة
db.products.bulkWrite([
  { insertOne: { document: { name: "Product 1", price: 10 } } },
  { updateOne: { 
      filter: { _id: ObjectId("...") },
      update: { $set: { price: 15 } }
    }
  },
  { deleteOne: { filter: { _id: ObjectId("...") } } }
])

10. MongoDB Atlas

MongoDB Atlas هي خدمة قاعدة بيانات سحابية مُدارة بالكامل تقدمها شركة MongoDB. توفر Atlas طريقة سهلة لنشر وإدارة ومراقبة قواعد بيانات MongoDB في السحابة.

البدء مع MongoDB Atlas

1. 1

   إنشاء حساب: قم بزيارة موقع MongoDB Atlas وإنشاء حساب مجاني.

2. 2

   إنشاء مجموعة: اختر مزود السحابة والمنطقة وحجم المجموعة.

3. 3

   تكوين الأمان: إنشاء مستخدم قاعدة البيانات وتكوين قائمة السماح لعناوين IP.

4. 4

   الاتصال بالمجموعة: استخدم سلسلة الاتصال المقدمة للاتصال من التطبيق الخاص بك.

مثال على الاتصال بـ MongoDB Atlas

// الاتصال باستخدام Node.js و Mongoose
const mongoose = require('mongoose');

mongoose.connect('mongodb+srv://username:[email protected]/myDatabase', {
  useNewUrlParser: true,
  useUnifiedTopology: true
})
.then(() => console.log('تم الاتصال بنجاح بـ MongoDB Atlas'))
.catch(err => console.error('خطأ في الاتصال:', err));