模式設計，即在檔案中表示資料的方式，對於資料表示來說時非常關鍵的。
為 MongoDB 做模式設計時，在效能、可伸縮性和簡單性方面是重中之重，也需要考慮一些特別的注意事項。
與常見的 SQL 相比而言，MongoDB 有自己的限制條件：
設計模式時最需要關注的就是資料庫的讀操作，在資料庫執行過程中，應儘量減少查詢的數量，這就需要在設計時確保一起查詢的資料儲存在同一個檔案中。
其實，就是考慮是否是否可以將動態（讀/寫）資料和靜態（主要是讀）資料分離開，如未經常使用的資料應該移到不同的集合中。
在進行模式設計時，提高最常見查詢的優先順序會獲得最佳的效能。
資料之間的關係影響著檔案之間應該是內嵌還是參照。
比如說，需要弄清楚如何在不執行其他查詢的情況下參照檔案，以及當關系發生變化時需要更新多少檔案。
關係基數對於檔案之間的關係非常重要，如一對一、一對多、多對多、一對百萬、多對百萬等等關係基礎，影響的程度差距非常大，應選取最佳格式去做建模。
在關係基數的基礎上，還需關注存取的情況、重要資料更新與讀取的比例，這些充分考慮之後，將有助於確定應採用內嵌檔案還是參照檔案。
通常來說，多檔案之間的關係可以使用反正規化化（內嵌）或正規化化（參照）。
正規化化是指在檔案中參照外部資料的標識，同一份資料只存在一個地方。
在查詢時，查詢完整的資料需要做 JOIN 的操作，需要查詢多次才可能獲取到所需內容；但是在更改時僅需修改一處地方，不需要擔心破壞資料的完整性。
反正規化化是指將外部資料複製一份儲存在檔案中，也就是說同一份資料存在多處地方。
在查詢時，只需查詢一次即可得到所需內容，查詢效率比較可觀；而在更改時，需要更新多處地方，可能會出現資料不一致的情況，不能保證完整性。
決定何時採用正規化化以及何時採用反正規化化是比較困難的：通常，正規化化的寫入速度更快，而反正規化化的讀取速度更快。
通過判斷以下因素可決策選擇使用正規化化還是反正規化化：
| 更適合正規化化 | 更適合反正規化化 |
|---|---|
| 較大子檔案 | 較小子檔案 |
| 資料經常變更 | 資料不經常變更 |
| 資料要強一致 | 資料最終一致即可 |
| 檔案資料大幅增加 | 檔案資料小幅增加 |
| 資料通常不包含在結果中 | 資料通常需要執行二次查詢才能獲得 |
| 快速寫入 | 快速讀取 |
通常來說，具有類似模式的檔案應該儲存在同一個集合中。
對於集合來說，需要考慮的一個大問題是鎖機制（每個檔案都有一個讀/寫鎖）和儲存。
當使用 --directoryperdb 選項時，每個資料庫都可以保留在自己的目錄中，這允許你將不同的資料庫掛載到不同的卷中。
同一個應用程式連線的資料庫可以根據業務進行劃分，也許可以將高價值的業務資料儲存在 SSD 上，或者是使用 RAID10 進行儲存，而低價值的資料可以儲存在 RAID0 上。
有些資料只在短時間內比較重要，過了這段時間，儲存這些資料只是再浪費儲存空間。
刪除舊資料有 3 種常見的方式：使用固定集合、使用 TTL 索引、使用多個集合。
最簡單的方式是使用固定集合：將集合大小設定成一個較大的值，並讓舊資料從固定集合的末尾被「刪除」。
第二種方式是使用 TTL 集合：TTL 集合可以更精確地控制刪除檔案的時間，但其在寫入量過大的集合中操作速度不夠快。
最後一種方式是使用多個集合：例如每個月的檔案都單獨使用一個集合。
MongoDB 支援多種一致性級別，從總是能夠讀取自己所寫的資料到讀取不確定的舊資料。
其內部實現是伺服器端為每一個資料庫連線都維護了請求佇列，同一個連線發來的請求都會被新增到佇列的末尾，連線中的任何後續請求都將依次得到處理。
這個管理方式涉及到多個使用者端連線會出現並行問題，在一個連線中插入檔案後，在另一個連線的後續查詢卻不一定會返回這個檔案（實際上已經插入成功）。
同樣的一致性問題在 MongoDB 擁有副本集時也會出現，副本節點的資料與主節點的資料總是會有時間差，高並行的請求同樣存在讀取到舊資料的風險。
MongoDB 提供了 readConcern 選項來控制被讀取資料的一致性和隔離性。它通常與 writerConcern 組合使用，以控制為應用程式提供的一致性和可用性保證：
如果 readConcern=local，從當前範例查詢並返回結果，不能保證資料已經寫入大多數副本整合員。預設在主庫讀，如果本次讀取使用了 causally consistent 則在從庫讀。
如果 readConcern=available，從當前範例查詢並返回結果，不能保證資料已經寫入大多數副本整合員。預設在從庫讀，並且此選項與 causally consistent 不能同時使用。
如果 readConcern=majority，查詢結果返回被副本集的大多數成員確認的資料，讀操作返回的檔案是持久化的。前提是 MongoDB 必須是 WiredTiger 儲存引擎。
如果 readConcern=linearizable，查詢可能會等待並行執行的寫操作傳播到大多數副本整合員，然後再返回結果。
如果 readConcern=snapshot，這是適用於多檔案事務中的操作，通常情況下使用較少。
隨著應用程式的增長和需求的變化，資料庫模式也可能需要隨之增長和改變。理想情況下，如果可以的話，應該考慮使用檔案版本控制模式。
最簡單的方式是根據應用程式的需要改進資料庫模式，以確保應用程式支援所有的舊版模式。但是這種方式可能會導致混亂，特別是當不同版本的模式存在衝突時。
為了以一種更結構化的方式處理不斷變化的需求，可以在每個檔案中包含一個 version 欄位，並使用它來確定應用程式將接受的檔案結構。
最後一種方式是在模式變更時遷移所有資料。但這通常不是一個好主意：會給系統帶來壓力，還必須確保所有檔案都被更新成功。
MongoDB 3.2 引入了模式驗證，其可以在更新和插入操作期間對資料進行驗證。
MongoDB 3.6 又通過 $jsonSchema 運運算元新增了 JSON 模式驗證，現在這是 MongoDB 中所有模式驗證的推薦方法。
只有當檔案被更改時，驗證功能才會檢查這些檔案，並且此功能是每個集合都需要單獨設定的。
要向現有集合新增驗證功能，可以在 collMod 命令中使用 validator 選項。在使用 db.createCollection() 時，可以通過指定 validator 選項將驗證新增到新集合中。
MongoDB 還提供了兩個額外的選項：
validationLevel: 決定了在更新過程中驗證規則對現有檔案檢查的嚴格程度validationAction: 決定了是應該在發生錯誤時拒絕請求，還是允許請求並行出警告當然，更詳細的相關內容可以檢視 官方檔案。
為保證 MongoDB 資料的完整性，有可能需要在應用程式中增加必要的邏輯程式碼進行處理，也需要增加定時任務來保持資料的一致性。
有可能需要有以下的任務：