文档数据库通过复制和自动主节点选举过程来处理故障转移。在大多数文档数据库（如 MongoDB 或 Couchbase）中，数据会在集群或副本集中的多个节点之间复制。一个节点充当主节点（leader），处理写入操作，而其他节点则作为从节点（followers），从主节点复制数据。如果主节点发生故障，系统会自动将一个从节点提升为新的主节点，从而确保最短的停机时间。此过程旨在无需手动干预即可保持可用性和一致性。
故障转移机制通常依赖于心跳信号和共识协议。例如，MongoDB 使用心跳系统，节点会定期检查彼此的状态。如果主节点停止响应，其余节点会发起选举以选择新的主节点。这个选举过程通常遵循 Raft 等协议，该协议确保大多数节点对新的主节点达成一致。在此转换期间，客户端可能会短暂地无法进行写入操作，但读取操作通常可以使用从节点继续进行。一旦新的主节点被选出，数据库会更新客户端连接，将写入请求路由到新的主节点。一些系统，如 Couchbase，还允许手动触发故障转移或设置预定义的优先级来影响哪个从节点成为主节点。
开发者必须正确配置其文档数据库以确保可靠的故障转移。例如，MongoDB 中的副本集至少需要三个节点，以避免脑裂场景并确保选举期间有多数投票。网络分区或配置错误的超时设置可能会干扰故障转移，因此调整心跳间隔和选举超时至关重要。此外，应用程序应实现重试逻辑以处理故障转移期间的瞬时错误。例如，MongoDB 驱动程序可以自动检测主节点的变化并重新路由请求。测试故障转移场景（例如，模拟节点故障）对于验证设置至关重要。虽然自动故障转移适用于大多数情况，但一些系统提供工具，如 Couchbase 的“Failover”命令，用于受控维护或灾难恢复，允许管理员优雅地移除故障节点并重新平衡数据。