Databases Skill

MongoDB(ドキュメント指向)およびPostgreSQL(リレーショナル)データベースを使用するための統合ガイドです。ユースケースに適切なデータベースを選択し、両方のシステムをマスターしましょう。

このスキルを使用する場合

以下の場合に使用します:

• データベーススキーマとデータモデルの設計
• クエリの記述(SQLまたはMongoDBクエリ言語)
• 集約パイプラインまたは複雑なJOINの構築
• インデックスとクエリパフォーマンスの最適化
• データベースマイグレーションの実装
• レプリケーション、シャーディング、またはクラスタリングの設定
• バックアップとディザスタリカバリーの構成
• データベースユーザーおよび権限の管理
• スロークエリの分析とパフォーマンスの問題解決
• 本番環境のデータベースデプロイメント管理

データベース選択ガイド

MongoDBを選択する場合:

• スキーマの柔軟性: 頻繁な構造変更、異種データ
• ドキュメント中心: JSON/BSONデータモデルの自然な表現
• 水平スケーリング: 複数のサーバー間でシャーディングする必要がある
• 高い書き込みスループット: IoT、ロギング、リアルタイム分析
• ネストされた/階層的データ: 埋め込みドキュメントが推奨される
• 迅速なプロトタイピング: マイグレーションなしのスキーマ進化

最適用途: コンテンツ管理、カタログ、IoTタイムシリーズ、リアルタイム分析、モバイルアプリ、ユーザープロフィール

PostgreSQLを選択する場合:

• 強い一貫性: ACIDトランザクションが重要
• 複雑な関係: 多対多のJOIN、参照整合性
• SQL要件: チーム知識、レポーティングツール、BIシステム
• データ整合性: 厳密なスキーマ検証、制約
• 成熟したエコシステム: 豊富なツール、拡張機能
• 複雑なクエリ: ウィンドウ関数、CTE、分析ワークロード

最適用途: 金融システム、電子商取引トランザクション、ERP、CRM、データウェアハウス、分析

両方でサポート:

• JSON/JSONBストレージとクエリ
• フルテキスト検索機能
• 地理空間クエリとインデックス
• レプリケーションと高可用性
• ACIDトランザクション(MongoDB 4.0以降)
• 強力なセキュリティ機能

クイックスタート

MongoDBセットアップ

# Atlas (クラウド) - 推奨
# 1. mongodb.com/atlasでサインアップ
# 2. M0無料クラスタを作成
# 3. 接続文字列を取得

# 接続
mongodb+srv://user:pass@cluster.mongodb.net/db

# Shell
mongosh "mongodb+srv://cluster.mongodb.net/mydb"

# 基本操作
db.users.insertOne({ name: "Alice", age: 30 })
db.users.find({ age: { $gte: 18 } })
db.users.updateOne({ name: "Alice" }, { $set: { age: 31 } })
db.users.deleteOne({ name: "Alice" })

PostgreSQLセットアップ

# Ubuntu/Debian
sudo apt-get install postgresql postgresql-contrib

# サービス開始
sudo systemctl start postgresql

# 接続
psql -U postgres -d mydb

# 基本操作
CREATE TABLE users (id SERIAL PRIMARY KEY, name TEXT, age INT);
INSERT INTO users (name, age) VALUES ('Alice', 30);
SELECT * FROM users WHERE age >= 18;
UPDATE users SET age = 31 WHERE name = 'Alice';
DELETE FROM users WHERE name = 'Alice';

一般的な操作

作成/挿入

// MongoDB
db.users.insertOne({ name: "Bob", email: "bob@example.com" })
db.users.insertMany([{ name: "Alice" }, { name: "Charlie" }])

-- PostgreSQL
INSERT INTO users (name, email) VALUES ('Bob', 'bob@example.com');
INSERT INTO users (name, email) VALUES ('Alice', NULL), ('Charlie', NULL);

読み取り/クエリ

// MongoDB
db.users.find({ age: { $gte: 18 } })
db.users.findOne({ email: "bob@example.com" })

-- PostgreSQL
SELECT * FROM users WHERE age >= 18;
SELECT * FROM users WHERE email = 'bob@example.com' LIMIT 1;

更新

// MongoDB
db.users.updateOne({ name: "Bob" }, { $set: { age: 25 } })
db.users.updateMany({ status: "pending" }, { $set: { status: "active" } })

-- PostgreSQL
UPDATE users SET age = 25 WHERE name = 'Bob';
UPDATE users SET status = 'active' WHERE status = 'pending';

削除

// MongoDB
db.users.deleteOne({ name: "Bob" })
db.users.deleteMany({ status: "deleted" })

-- PostgreSQL
DELETE FROM users WHERE name = 'Bob';
DELETE FROM users WHERE status = 'deleted';

インデックス

// MongoDB
db.users.createIndex({ email: 1 })
db.users.createIndex({ status: 1, createdAt: -1 })

-- PostgreSQL
CREATE INDEX idx_users_email ON users(email);
CREATE INDEX idx_users_status_created ON users(status, created_at DESC);

リファレンスナビゲーション

MongoDBリファレンス

• mongodb-crud.md - CRUD操作、クエリオペレータ、アトミック更新
• mongodb-aggregation.md - 集約パイプライン、ステージ、オペレータ、パターン
• mongodb-indexing.md - インデックスタイプ、複合インデックス、パフォーマンス最適化
• mongodb-atlas.md - Atlasクラウド設定、クラスタ、監視、検索

PostgreSQLリファレンス

• postgresql-queries.md - SELECT、JOIN、サブクエリ、CTE、ウィンドウ関数
• postgresql-psql-cli.md - psqlコマンド、メタコマンド、スクリプティング
• postgresql-performance.md - EXPLAIN、クエリ最適化、VACUUM、インデックス
• postgresql-administration.md - ユーザー管理、バックアップ、レプリケーション、メンテナンス

Pythonユーティリティ

scripts/内のデータベースユーティリティスクリプト:

• db_migrate.py - 両方のデータベースのマイグレーションを生成および適用
• db_backup.py - MongoDBおよびPostgreSQLのバックアップとリストア
• db_performance_check.py - スロークエリを分析し、インデックスを推奨

# マイグレーション生成
python scripts/db_migrate.py --db mongodb --generate "add_user_index"

# バックアップ実行
python scripts/db_backup.py --db postgres --output /backups/

# パフォーマンスチェック
python scripts/db_performance_check.py --db mongodb --threshold 100ms

主な違いの概要

機能	MongoDB	PostgreSQL
データモデル	ドキュメント(JSON/BSON)	リレーショナル(テーブル/行)
スキーマ	柔軟、動的	厳密、事前定義
クエリ言語	MongoDBクエリ言語	SQL
JOIN	$lookup(制限付き)	ネイティブ、最適化済み
トランザクション	マルチドキュメント(4.0以降)	ネイティブACI
スケーリング	水平(シャーディング)	垂直(プライマリ)、水平(拡張)
インデックス	シングル、複合、テキスト、地理空間など	B-tree、ハッシュ、GiST、GINなど

ベストプラクティス

MongoDB:

• 1対少の関係には埋め込みドキュメントを使用する
• 1対多または多対多には参照ドキュメントを使用する
• 頻繁にクエリされるフィールドにインデックスを付ける
• 複雑な変換には集約パイプラインを使用する
• 本番環境では認証とTLSを有効化する
• マネージドホスティング用にAtlasを使用する

PostgreSQL:

• スキーマを第3正規形に正規化し、パフォーマンスのため非正規化を行う
• 参照整合性のために外部キーを使用する
• 外部キーと頻繁にフィルタリングされるカラムにインデックスを付ける
• EXPLAIN ANALYZEを使用してクエリを最適化する
• 定期的なVACUUMとANALYZEメンテナンス
• Webアプリ向けのコネクションプーリング(pgBouncer)

リソース

• MongoDB: https://www.mongodb.com/docs/
• PostgreSQL: https://www.postgresql.org/docs/
• MongoDB University: https://learn.mongodb.com/
• PostgreSQL Tutorial: https://www.postgresqltutorial.com/