Проблема частично решена существенным увеличением max_connections (по умолчанию 151) и back-log (по умолчанию 50) в my.cnf — это позволило полнее задействовать запас мощности сервера, заметно увеличив начальный порог тормозов.
Моя проблема была решена с помощью SUHOSIN, только вот не suhosin-patch — он только логи писать умеет, а suhosin-extension. Если говорить о FreeBSD, то собирается он из отдельного порта php-suhosin. Собирать же PHP с опцией suhosin-patch бесполезно, suhosin.executor.disable_eval в этом случае не работает.
eval() — потенциальная дырка в безопасности. Всегда советуют запрещать system(), exec() и прочее через директиву disable_functions в php.ini, и перечисляют в этом списке eval() через запятую — таких статей в интернетах куча. Получается, мало кто знает, что запрет eval() с помощью disable_functions невозможен.