MongoDBでサブドキュメントを安全に挿入または更新します

AddToSet を見たことがありますか メソッド、これを置換ではなく更新関数と組み合わせて使用​​すると、アトミック性をより適切に制御できるはずです。

var updateBuilder = Builders<Item>.Update.AddToSet(items => items.SubItems, new SubItem());

collection.UpdateOne(itemFilter, updateBuilder);

あなたの場合もそうです。

    public Task Save(string itemId, SubItem subItem)
    {
        var itemFilter = Builders<Item>.Filter.Eq(v => v.Id, itemId);
        var collection = _db.GetCollection<Item>("Items");

        var updateBuilder = Builders<Item>.Update.AddToSet(items => items.SubItems, subItem);

        collection.UpdateOneAsync(itemFilter, updateBuilder, new UpdateOptions() { IsUpsert = true }).Wait();
    }