MongoDB エラーを処理する

はじめに

この実験では、接続エラー、書き込みエラー、クエリエラー、重複キーの問題など、さまざまな MongoDB エラーをどのように処理するか学びます。接続文字列の誤りや認証問題など、さまざまな種類の接続エラーを調べ、それらを診断して解決する方法を学びます。また、書き込みエラーの管理、クエリエラーの処理、失敗した操作の再試行に関するテクニックを学び、MongoDB アプリケーションの信頼性と堅牢性を確保します。

Skills Graph

接続エラーの処理

このステップでは、データベースを操作する際によくあるチャレンジである MongoDB の接続エラーをどのように処理するか学びます。接続文字列の誤り、ネットワークの問題、認証の問題など、さまざまな理由で接続エラーが発生する可能性があります。

MongoDB の接続エラーの理解

まず、さまざまな種類の接続エラーとそれらを診断して解決する方法を調べましょう。これらのシナリオを示すために MongoDB シェル（mongosh）を使用します。

まず、ターミナルを開き、MongoDB シェルを起動します。

mongosh

接続エラーのシミュレーション

1. 誤った接続文字列

存在しない MongoDB インスタンスに接続してみましょう。

mongosh "mongodb://localhost:27018/testdb"

出力例：

MongoNetworkError: failed to connect to server [localhost:27018] on first connect

このエラーは、接続文字列が MongoDB サーバーが実行されていないポートまたはホストを指している場合に発生します。

2. 認証エラー

誤ったユーザー名またはパスワードを使用して認証エラーをシミュレートしましょう。

mongosh "mongodb://wronguser:wrongpassword@localhost:27017/testdb"

出力例：

MongoAuthenticationError: Authentication failed

実際の接続エラーの処理

接続エラーを効果的に処理するには、次のことが必要です。

1. 接続詳細を確認する
2. ネットワーク接続を確認する
3. MongoDB サービスが実行されていることを確認する
4. 認証資格情報を検証する

接続エラーの処理の例

堅牢な接続管理を示すために、Node.js で簡単なエラー処理スクリプトを作成します。

const { MongoClient } = require("mongodb");

const uri = "mongodb://localhost:27017";
const client = new MongoClient(uri, {
  serverSelectionTimeoutMS: 5000,
  connectTimeoutMS: 5000
});

async function connectToMongoDB() {
  try {
    await client.connect();
    console.log("Successfully connected to MongoDB");
  } catch (error) {
    console.error("Connection error:", error.message);
    // 再試行ロジックまたはフォールバックメカニズムを実装する
  } finally {
    await client.close();
  }
}

connectToMongoDB();

このスクリプトは、以下を示しています。

• 接続タイムアウトの設定
• 接続エラーのキャッチ
• エラー詳細のログ記録
• 接続を適切に閉じる

接続エラーの処理のベストプラクティス

1. 常に接続タイムアウトを使用する
2. 再試行メカニズムを実装する
3. 詳細なエラー情報をログに記録する
4. 接続する前に接続文字列を検証する
5. 接続詳細に環境変数を使用する

書き込みエラーの管理

このステップでは、MongoDB における書き込みエラーをどのように処理するか学びます。これらのエラーは、ドキュメントの挿入、更新、または削除操作中に発生する可能性があります。これらのエラーを理解して管理することは、データの整合性を維持し、データベースにおける予期しない問題を防ぐために重要です。

MongoDB における書き込みエラーの理解

さまざまな種類の書き込みエラーと、MongoDB シェル（mongosh）を使用してそれらを効果的に処理する方法を調べましょう。

まず、MongoDB シェルに接続していることを確認します。

mongosh

書き込みエラーの種類

1. 重複キーエラー

重複キーエラーを示すために、一意のインデックスを持つコレクションを作成します。

use errorlab
db.users.createIndex({ email: 1 }, { unique: true })
db.users.insertMany([
  { name: "John Doe", email: "[email protected]" },
  { name: "Jane Doe", email: "[email protected]" }
])

出力例：

MongoError: E11000 duplicate key error collection: errorlab.users index: email_1 dup key: { email: "[email protected]" }

2. 検証エラー

無効なデータの挿入を防ぐために、スキーマ検証を作成します。

db.createCollection("products", {
   validator: {
      $jsonSchema: {
         bsonType: "object",
         required: ["name", "price"],
         properties: {
            name: {
               bsonType: "string",
               description: "must be a string and is required"
            },
            price: {
               bsonType: "number",
               minimum: 0,
               description: "must be a positive number and is required"
            }
         }
      }
   }
})

// 無効なドキュメントを挿入してみる
db.products.insertOne({ name: 123, price: -10 })

出力例：

MongoError: Document failed validation

実際の書き込みエラーの処理

Node.js を使ったエラー処理

堅牢な書き込みエラー処理スクリプトを作成します。

const { MongoClient } = require("mongodb");

async function handleWriteErrors() {
  const uri = "mongodb://localhost:27017";
  const client = new MongoClient(uri);

  try {
    await client.connect();
    const database = client.db("errorlab");
    const users = database.collection("users");

    try {
      await users.insertOne({
        name: "Alice",
        email: "[email protected]"
      });
      console.log("Document inserted successfully");
    } catch (writeError) {
      if (writeError.code === 11000) {
        console.error("Duplicate key error:", writeError.message);
        // 重複キーのためのカスタム処理を実装する
      } else {
        console.error("Write error:", writeError);
      }
    }
  } catch (connectionError) {
    console.error("Connection error:", connectionError);
  } finally {
    await client.close();
  }
}

handleWriteErrors();

書き込みエラー管理のベストプラクティス

1. 重複エントリを防ぐために一意のインデックスを使用する
2. スキーマ検証を実装する
3. エラー処理に try-catch ブロックを使用する
4. 詳細なエラー情報をログに記録する
5. 再試行またはフォールバックメカニズムを実装する

クエリエラーの処理

このステップでは、MongoDB におけるさまざまなクエリエラーをどのように処理するか学びます。一般的な落とし穴を理解し、データベースクエリに対する堅牢なエラー処理戦略を実装します。

MongoDB におけるクエリエラーの理解

さまざまな種類のクエリエラーと、MongoDB シェル（mongosh）を使用してそれらを効果的に管理する方法を調べましょう。

まず、MongoDB シェルに接続していることを確認します。

mongosh

サンプルデータの準備

クエリエラーのデモ用にサンプルコレクションを作成します。

use querylab
db.products.insertMany([
  { name: "Laptop", price: 1000, category: "Electronics" },
  { name: "Smartphone", price: 500, category: "Electronics" },
  { name: "Headphones", price: 200, category: "Accessories" }
])

クエリエラーの種類

1. 無効なクエリ構文

一般的なクエリ構文エラーを示します。

// 比較演算子が間違っている
db.products.find({ price: { $invalidOperator: 500 } })

出力例：

MongoError: unknown top level operator: $invalidOperator

2. 存在しないフィールドのクエリ

存在しないフィールドをクエリしてみます。

// 存在しないフィールドをクエリ
db.products.find({ nonexistentField: "value" })

これはエラーを投げませんが、空の結果セットを返します。

3. クエリにおける型の不一致

型に関連するクエリの問題を示します。

// 型の不一致のクエリ
db.products.find({ price: "500" })  // 数値ではなく文字列

高度なクエリエラー処理

堅牢なクエリエラー処理を示すために Node.js スクリプトを作成します。

const { MongoClient } = require("mongodb");

async function handleQueryErrors() {
  const uri = "mongodb://localhost:27017";
  const client = new MongoClient(uri);

  try {
    await client.connect();
    const database = client.db("querylab");
    const products = database.collection("products");

    try {
      // エラー処理付きの安全なクエリ
      const query = { price: { $gt: 0 } };
      const options = {
        projection: { _id: 0, name: 1, price: 1 },
        limit: 10
      };

      const cursor = products.find(query, options);
      const results = await cursor.toArray();

      if (results.length === 0) {
        console.log("No matching documents found");
      } else {
        console.log("Query results:", results);
      }
    } catch (queryError) {
      // 特定のエラー処理
      if (queryError.name === "MongoError") {
        console.error("MongoDB Query Error:", queryError.message);
      } else {
        console.error("Unexpected error:", queryError);
      }
    }
  } catch (connectionError) {
    console.error("Connection error:", connectionError);
  } finally {
    await client.close();
  }
}

handleQueryErrors();

クエリエラー処理のベストプラクティス

1. クエリを実行する前に常に入力を検証する
2. エラー管理に try-catch ブロックを使用する
3. 型チェックを実装する
4. 返されるフィールドを制御するために射影を使用する
5. 適切なエラーロギングを追加する
6. 空の結果セットを適切に処理する

重複キーの修正

このステップでは、MongoDB における重複キーエラーをどのように特定し、防止し、解決するか学びます。これは、データの整合性を維持する際の一般的な課題です。

重複キーの課題の理解

MongoDB シェル（mongosh）を使用して重複キーを処理するための戦略を調べましょう。

まず、MongoDB シェルに接続していることを確認します。

mongosh

一意のインデックスの作成

一意の制約付きのコレクションを作成して始めましょう。

use duplicatelab
db.users.createIndex({ email: 1 }, { unique: true })

重複キーのシナリオの処理

1. 重複挿入の防止

重複するドキュメントを挿入してみましょう。

db.users.insertMany([
  { name: "John Doe", email: "[email protected]" },
  { name: "Jane Doe", email: "[email protected]" }
])

出力例：

MongoError: E11000 duplicate key error collection: duplicatelab.users index: email_1 dup key: { email: "[email protected]" }

2. Upsert を使った重複の処理

updateOne メソッドと upsert を使って重複を管理します。

db.users.updateOne(
  { email: "[email protected]" },
  { $set: {
    name: "John Doe Updated",
    lastUpdated: new Date()
  }},
  { upsert: true }
)

高度な重複キーの処理

堅牢な重複キー管理を示すために Node.js スクリプトを作成します。

const { MongoClient } = require("mongodb");

async function handleDuplicateKeys() {
  const uri = "mongodb://localhost:27017";
  const client = new MongoClient(uri);

  try {
    await client.connect();
    const database = client.db("duplicatelab");
    const users = database.collection("users");

    // 一意のインデックスを確認
    await users.createIndex({ email: 1 }, { unique: true });

    const userDocuments = [
      { name: "Alice", email: "[email protected]" },
      { name: "Bob", email: "[email protected]" }
    ];

    try {
      // 重複処理付きのバルク書き込み
      const bulkOperations = userDocuments.map((user) => ({
        updateOne: {
          filter: { email: user.email },
          update: { $set: user },
          upsert: true
        }
      }));

      const result = await users.bulkWrite(bulkOperations);
      console.log("Bulk write result:", result);
    } catch (writeError) {
      if (writeError.code === 11000) {
        console.error("Duplicate key error:", writeError.message);
        // カスタムの重複処理ロジックを実装する
      } else {
        console.error("Unexpected write error:", writeError);
      }
    }
  } catch (connectionError) {
    console.error("Connection error:", connectionError);
  } finally {
    await client.close();
  }
}

handleDuplicateKeys();

重複キー管理のベストプラクティス

1. 重複を防ぐために一意のインデックスを使用する
2. Upsert 戦略を実装する
3. 注意深くハンドリングするバルク書き込み操作を使用する
4. 重複エントリをログに記録して追跡する
5. 代替の一意識別子を検討する
6. アプリケーションレベルの重複除去ロジックを実装する

失敗した操作の再試行

このステップでは、失敗した MongoDB 操作に対して堅牢な再試行メカニズムをどのように実装するか学びます。これにより、アプリケーションが一時的なエラーやネットワークの問題に対応できるようになります。

操作再試行戦略の理解

MongoDB シェル（mongosh）と Node.js を使って、失敗したデータベース操作を再試行するさまざまなアプローチを調べましょう。

まず、MongoDB シェルに接続していることを確認します。

mongosh

テスト環境の準備

再試行メカニズムを示すためのサンプルコレクションを作成します。

use retrylab
db.transactions.insertMany([
  { id: 1, amount: 100, status: "pending" },
  { id: 2, amount: 200, status: "pending" }
])

再試行戦略

1. 基本的な再試行メカニズム

単純な再試行ロジックを持つ Node.js スクリプトを作成します。

const { MongoClient } = require("mongodb");

async function retryOperation(operation, maxRetries = 3) {
  let retries = 0;

  while (retries < maxRetries) {
    try {
      return await operation();
    } catch (error) {
      retries++;
      console.log(`Attempt ${retries} failed:`, error.message);

      // 指数関数的なバックオフ
      const delay = Math.pow(2, retries) * 1000;
      await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, delay));
    }
  }

  throw new Error("Max retries exceeded");
}

async function performMongoOperation() {
  const uri = "mongodb://localhost:27017";
  const client = new MongoClient(uri);

  try {
    await client.connect();
    const database = client.db("retrylab");
    const transactions = database.collection("transactions");

    // 失敗する可能性のある操作をシミュレート
    await retryOperation(async () => {
      const result = await transactions.updateOne(
        { id: 1 },
        { $set: { status: "completed" } }
      );

      if (result.modifiedCount === 0) {
        throw new Error("Update failed");
      }

      console.log("Transaction updated successfully");
    });
  } catch (error) {
    console.error("Final operation failed:", error.message);
  } finally {
    await client.close();
  }
}

performMongoOperation();

2. 特定のエラー処理付きの高度な再試行

特定のエラータイプを処理するように再試行メカニズムを強化します。

async function advancedRetryOperation(operation, maxRetries = 3) {
  const retryableErrors = [
    "MongoNetworkError",
    "MongoTimeoutError",
    "MongoServerSelectionError"
  ];

  let retries = 0;

  while (retries < maxRetries) {
    try {
      return await operation();
    } catch (error) {
      // エラーが再試行可能かどうかを確認
      if (!retryableErrors.includes(error.name)) {
        throw error;
      }

      retries++;
      console.log(`Retryable error (${error.name}). Attempt ${retries}`);

      // ジッタ付きの指数関数的なバックオフを実装
      const delay = Math.min(
        30000,
        Math.pow(2, retries) * 1000 * (1 + Math.random())
      );

      await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, delay));
    }
  }

  throw new Error("Max retries exceeded for retryable errors");
}

操作再試行のベストプラクティス

1. 指数関数的なバックオフを実装する
2. 雷群の問題を防ぐためにジッタ付きの遅延を使用する
3. 最大再試行回数を制限する
4. 特定の再試行可能なエラーのみを処理する
5. 再試行の試行と最終的な結果をログに記録する
6. トランザクションの整合性を考慮する

まとめ

この実験では、MongoDB の接続エラーのさまざまな種類をどのように処理するか学びました。それには、誤った接続文字列、認証問題、およびネットワークの問題が含まれます。MongoDB シェルを使用してさまざまなエラーシナリオを調べ、接続エラーの診断と解決のためのベストプラクティスを学びました。それには、接続詳細を確認し、ネットワーク接続をチェックし、MongoDB サービスが実行されていることを確認し、認証資格情報を検証するなどが挙げられます。また、適切なタイムアウトを設定し、エラーを適切に処理するなど、堅牢な接続管理を示すために Node.js で単純なエラー処理スクリプトも実装しました。