Des serveurs de bases de données peuvent travailler ensemble pour permettre à un serveur secondaire (standby dans la version originale) de prendre rapidement la main si le serveur principal échoue (haute disponibilité, ou high availability), ou pour permettre à plusieurs serveurs de servir les mêmes données (répartition de charge, ou load balancing). Idéalement, les serveurs de bases de données peuvent travailler ensemble sans jointure.

Il est aisé de faire coopérer des serveurs web qui traitent des pages web statiques en répartissant la charge des requêtes web sur plusieurs machines. Dans les faits, les serveurs de bases de données en lecture seule peuvent également coopérer facilement. Malheureusement, la plupart des serveurs de bases de données traitent des requêtes de lecture/écriture et, de ce fait, collaborent plus difficilement. En effet, alors qu'il suffit de placer une seule fois les données en lecture seule sur chaque serveur, une écriture sur n'importe quel serveur doit, elle, être propagée à tous les serveurs afin que les lectures suivantes sur ces serveurs renvoient des résultats cohérents.

Ce problème de synchronisation représente la difficulté fondamentale à la collaboration entre serveurs. Comme la solution au problème de synchronisation n'est pas unique pour tous les cas pratiques, plusieurs solutions co-existent. Chacune répond de façon différente et minimise cet impact au regard d'une charge spécifique.

Certaines solutions gèrent la synchronisation en autorisant les modifications des données sur un seul serveur. Les serveurs qui peuvent modifier les données sont appelés serveur en lecture/écriture, primaire ou serveur primaire. Les serveurs qui suivent les modifications du primaire sont appelés des serveurs standby ou des serveurs secondaires. Un serveur secondaire auquel on ne peut pas se connecter tant qu'il n'a pas été promu en serveur primaire est appelé un warm standby, et un serveur qui peut accepter des connexions et répondre à des requêtes en lecture seule est appelé un hot standby.

Certaines solutions sont synchrones, ce qui signifie qu'une transaction de modification de données n'est pas considérée valide tant que tous les serveurs n'ont pas validé la transaction. Ceci garantit qu'un failover ne perd pas de données et que tous les serveurs en répartition de charge retournent des résultats cohérents, quel que soit le serveur interrogé. Au contraire, les solutions asynchrones autorisent un délai entre la validation et sa propagation aux autres serveurs. Cette solution implique une éventuelle perte de transactions lors de la bascule sur un serveur de sauvegarde, ou l'envoi de données obsolètes par les serveurs à charge répartie. La communication asynchrone est utilisée lorsque la version synchrone est trop lente.

Les solutions peuvent aussi être catégorisées par leur granularité. Certaines ne gèrent que la totalité d'un serveur de bases de données alors que d'autres autorisent un contrôle par table ou par base.

Il importe de considérer les performances dans tout choix. Il y a généralement un compromis à trouver entre les fonctionnalités et les performances. Par exemple, une solution complètement synchrone sur un réseau lent peut diviser les performances par plus de deux, alors qu'une solution asynchrone peut n'avoir qu'un impact minimal sur les performances.

Le reste de cette section souligne différentes solutions de failover, de réplication et de répartition de charge.