Aufgabe 10 - MongoDB

Aufgabe 10 - MongoDB

MongoDB soll ausprobiert und damit die Grundkonzepte einer NoSQL-Datenbank kennengelernt werden. Die Übung umfasst:

• Testdaten erzeugen (JSON)
• MongoDB per Docker Compose starten
• JSON-Daten in MongoDB importieren
• Abfragen und Aggregationen durchführen
• Daten mit MongoDB Compass visualisieren

1) Voraussetzungen

• Docker + Docker Compose installiert
• Browserzugang zu https://www.generatedata.com/
• MongoDB Compass (GUI-Tool, verfügbar auf Windows/macOS/Linux)

Hinweis zu Shell-Befehlen:

• Windows: Alle PowerShell-Befehle verwenden
• macOS/Linux: Alle Bash-Befehle verwenden
• Die Übung dokumentiert beide Varianten wo nötig

2) Dataset mit GenerateData generieren

Verwende GenerateData.com zur Datengenerierung. Dieses Tool ist ähnlich wie Mockaroo.

2.1 Zum Editor navigieren

1. Öffne: https://generatedata.com/generator
2. Du siehst ein “New Data Set” Formular mit einer Tabelle
3. Die Tabelle hat Spalten: Data Type | Property Name | Examples | Options

2.2 Felder konfigurieren

Klicke auf “Select…” Dropdown unter “Data Type” und wähle den Feldtyp, dann gib den Namen ein.

Feld 1: GUID als order_id

Feld 2: Date als order_date Format: yyyy-MM-dd’T’HH:mm:ss’Z’

Feld 3: Number Range als customer_id Zwischen 1000 und 99999

Feld 4: Names als customer_name

Feld 5: Email als email

Feld 6: Country als country Wähle: AT, DE, CH

Feld 7: List als product_category Custom Values: Electronics, Books, Clothing, Home, Sports, Food

Feld 8: Fixed Number of Words als product_name Generate 2 words

Feld 9: Number Range als quantity Zwischen 1 und 20

Feld 10: Currency als unit_price Zwischen 10 und 500

Feld 11: Currency als total_amount Zwischen 10 und 10000

Feld 12: List als payment_method Custom Values: Credit Card, PayPal, Bank Transfer, Apple Pay

Feld 13: List als order_status Custom Values: pending, processing, shipped, delivered, cancelled

2.3 Anzahl und generieren

1. Stelle die “Anzahl der Datensätze” auf 500 ein
2. Scrolle nach unten und klick “Generate” Button
3. Im unteren Panel siehst du die Live-Vorschau
4. Klicke “GENERATE”

2.4 Datei speichern

1. Klicke “SAVE” oder “DOWNLOAD”
2. Benenne um zu orders.json
3. Speichere in mongodb-lab/data/ Ordner
4. Überprüf: Datei sollte mit einem Array beginnen

2.5 Beispieldatensatz

{
    "order_id": "A3952EF4-4DC7-74DC-BA51-1769AE379759",
    "order_date": "2026-10-01T20:40:04Z",
    "customer_id": 29433,
    "customer_name": "Phoebe Gallagher",
    "email": "[email protected]",
    "country": "Sweden",
    "product_category": "Food",
    "product_name": "tellus id",
    "quantity": 7,
    "unit_price": 485,
    "total_amount": "20 705",
    "payment_method": "Bank Transfer",
    "order_status": "shipped"
  },

3) Service Stack aufbauen

3.1 Ordnerstruktur

Erstelle Projekt-Ordner mongodb-lab/:

mongodb-lab/
  docker-compose.yml
  data/

3.2 Docker Compose Datei

Erstelle docker-compose.yml:

services:
  mongodb:
    image: mongo:7
    container_name: mongodb
    ports:
      - "27017:27017"
    volumes:
      - mongodb_data:/data/db
      - mongodb_config:/data/configdb
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: admin
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: mongodb-password
    restart: unless-stopped

  mongo-express:
    image: mongo-express:latest
    container_name: mongo-express
    ports:
      - "8081:8081"
    depends_on:
      - mongodb
    environment:
      ME_CONFIG_MONGODB_ADMINUSERNAME: admin
      ME_CONFIG_MONGODB_ADMINPASSWORD: mongodb-password
      ME_CONFIG_MONGODB_URL: mongodb://admin:mongodb-password@mongodb:27017/
      ME_CONFIG_BASICAUTH: false
    restart: unless-stopped

volumes:
  mongodb_data:
  mongodb_config:

4) Container Stack starten

Im Projekt-Ordner mongodb-lab/:

docker compose up -d

Prüfe mit:

docker compose ps

Wenn beide Container laufen:

• MongoDB Express UI: http://localhost:8081
• MongoDB Server: mongodb://localhost:27017

5) Datenbank und Collection erstellen

Mit MongoDB Express (Web-UI):

1. Öffne http://localhost:8081
2. Klicke “Create Database” und gib ecommerce ein
3. Erstelle Collection orders

Mit MongoDB CLI (alternative):

docker exec -it mongodb mongosh -u admin -p mongodb-password --authenticationDatabase admin

Dann in der Konsole:

use ecommerce
db.createCollection("orders")

6) JSON-Import in MongoDB

Das JSON-File soll als Array von Objekten vorhanden sein.

6.1 Windows PowerShell

Navigiere zuerst in den mongodb-lab Ordner.

docker run --rm `
  --network mongodb-lab_default `
  -v "${PWD}/data:/data" `
  mongo:7 `
  mongoimport `
    --authenticationDatabase admin `
    -u admin `
    -p mongodb-password `
    --host mongodb:27017 `
    --db ecommerce `
    --collection orders `
    --file /data/orders.json `
    --jsonArray

6.2 macOS / Linux Bash

docker run --rm \
  --network mongodb-lab_default \
  -v "$(pwd)/data:/data" \
  mongo:7 \
  mongoimport \
    --authenticationDatabase admin \
    -u admin \
    -p mongodb-password \
    --host mongodb:27017 \
    --db ecommerce \
    --collection orders \
    --file /data/orders.json \
    --jsonArray

7) Überprüfung des Imports

Mit MongoDB Express:

1. Öffne http://localhost:8081
2. Wähle ecommerce Datenbank
3. Klicke auf orders Collection
4. Dokumente sollte angezeigt werden

Mit MongoDB CLI:

docker exec mongodb mongosh -u admin -p mongodb-password --authenticationDatabase admin -e "use ecommerce; db.orders.countDocuments()"

Sollte ~500 ausgeben.

8) Abfragen und Aggregationen

Schreibe die folgenden Abfragen und dokumentiere die Ergebnisse.

8.1 Einfache Abfragen

Query 1: Alle Bestellungen mit Status delivered

• Verwende find mit Filter auf order_status
• Limit auf 10 Ergebnisse

Query 2: Bestellungen eines bestimmten Landes (AT)

• Filter nach country Feld
• Zeige 10 Ergebnisse
• Probiere auch DE, CH, CZ

Query 3: Bestellungen mit Gesamtbetrag größer 500

• Verwende GT Operator
• Limit: 10 Ergebnisse

Query 4: Bestellungen ohne Kundennamen

• Suche nach null oder nicht vorhanden
• Normalerweise 0 Ergebnisse

8.2 Aggregation Pipeline

Query 5: Durchschnittliche Bestellsumme pro Kategorie

• Verwende aggregate mit GROUP
• Berechne: Durchschnitt, Anzahl, Maximum
• Sortiere absteigend

Query 6: Top 5 Länder nach Umsatz

• Gruppiere nach country
• Summiere total_amount
• Top 5 nach Umsatz

Query 7: Bestellungen pro Zahlungsmethode und Status

• Gruppiere nach payment_method UND order_status
• Berechne: Anzahl, Durchschnittsbetrag

Query 8: Zeitreihe pro Tag und Kategorie

• Filtere letzte 30 Tage
• Formatiere Datum
• Gruppiere nach Tag + Kategorie

8.3 Updates

Query 9: Ändere Status pending in processing

• Verwende updateMany
• Notiere: Wie viele Dokumente aktualisiert?

Query 10: Erhöhe PayPal-Bestellungen um 2%

• Filter: payment_method = PayPal
• Notiere: Wie viele aktualisiert?

9) MongoDB Compass GUI

MongoDB Compass ist die offizielle GUI für MongoDB.

9.1 Installation

Verfügbar auf Windows, macOS und Linux:

• Download: https://www.mongodb.com/products/tools/compass
• Windows: .msi Installer
• macOS: .dmg oder brew install mongodb-compass
• Linux: .deb oder snap install mongodb-compass

9.2 Verbindung

1. Starte MongoDB Compass
2. New Connection: mongodb://admin:mongodb-password@localhost:27017
3. Klicke Connect
4. Du siehst alle Datenbanken und Collections

9.3 Praktische Anwendung

Schritt 1: Daten durchstöbern

• Klicke ecommerce → orders
• Du siehst die ~500 Dokumente
• Klicke auf ein Dokument

Schritt 2: Filter verwenden

• Gib Filter ein: order_status = “delivered”
• Probiere: country = “AT”
• Probiere: total_amount > 500

Schritt 3: Aggregation Builder

• Tab Aggregations
• Add Stage: GROUP
• ID: country
• Aggregationen: total_revenue und order_count
• Add Stage: SORT
• Ergebnisse live sehen

Schritt 4: Schema analysieren

• Tab Schema
• Compass zeigt: Felder, Typen, Häufigkeit

9.4 Tipps

• Schreib Queries erst in Compass, dann ins Dokument
• Mache Screenshots für Dokumentation
• Nutze Aggregation Builder
• Debugging: build step-by-step

10) Abgabe

Abzugebende Artefakte:

• docker-compose.yml Datei
• PDF oder Markdown mit:
  • JSON-Schema Beschreibung (Feldnamen, Typen)
  • Erste 3 Dokumente aus orders Collection (als JSON)
  • Anzahl der importierten Dokumente
• Pro Query (1-10):
  • Vollständiger Query-Code
  • Kurze Beschreibung was die Query macht
  • Beispielergebnisse mit mindestens 5 Reihen
  • Screenshots aus MongoDB Compass (wenn möglich)
• README.md mit:
  • Alle verwendeten Docker Commands
  • Der mongoimport Command
  • Befehle zum Ausführen der Queries
  • Anleitung zur MongoDB Compass Installation