Николай Васильчук

Nginx + приложение на наиболее близком для вас языке (js, perl, PHP, Ruby, ...)

Возможно мне нужно будет знать, что то еще?

Точно нужно будет знать что-то еще. Очень много вам нужно узнать.

Если потребление памяти растет день ото дня - значит она где-то течет. Надо искать утечки.
Если объем памяти возрастает до какого-то предела и стабилизируется - это нормальная работа сервисов и их кэша. Перезапуск в этом случае будет снижать производительность.

Apache 5000 пользователей одновременно не выдержит даже на статике.
А вот Nginx выдержит.

Nginx, proxy.
Посмотрите тут, примерно то что нужно.

Не совсем понятно, почему «исходные картинки могут храниться на любом из серверов».
Логично было бы сделать такую архитектуру, при которой по имени изображения можно однозначно определить ее местоположение.
1. В момент загрузки картинки определять сервер, на котором она должна храниться.
2. Именовать картинку соответственно хранилищу.
3. При отдаче вы точно знаете, где ее искать.

Запустите jmeter или, хотя бы ab, чтобы руками не мучиться.
Запустите пинг сервера.
Дальше уже смотрите логи — системы, апача.

Вы уверены, что username.develop резолвится на 127.0.0.1?

Под windows это нормально. Попробуйте без апача (nginx например), должно быть быстрее.

Никак. Домен третьего уровня должен резолвиться, для этого нужна DNS запись.

.htaccess
DirectoryIndex index.php

Первое, что приходит на ум — .htaccess в директорию с примерно таким содержанием
<FilesMatch ".(php) $">
Order Allow,Deny
Deny from all
</FilesMatch>


Какая версия винды?

А разве «netstat -anbo -p tcp» не пишет имя приложения, которое слушает порт? У меня пишет
TCP 0.0.0.0:80 0.0.0.0:0 LISTENING 1968
[httpd.exe]