Возможно резкое падение связано с системой кеширования в ОС, в начале данные загоняются в ram, далее они упираются в лимит и медленно сливаются на диск. Новая БД - новый файл - отдельный кеш блок... - работает быстро в начале.
Было бы интересно проверить на рам диске, что-б исключить тормоза io, если памяти много.
Так же вставка должна происходить быстрее чем обновление (когда база пустая, идет как раз просто вставка).
Т.к. если размер обновления не помещается в старые размеры документа, то его нужно релокйтить.
"avgObjSize" : 37
С таким объемом документа процент эффективной информации снижается. Для этой задачи можете попробовать LevelDB или его прототипы, в теории будет экономней и быстрее раз в 10.
Если создать новую коллекцию и записывать в нее, то все работает как надо.
Записывается примерно по 300 документов в секунду.
Отключите ожидание результата, или пишите в параллель. У меня на ноутбуке примерно 10к в сек пишет в пустую коллекцию.