nginx debug log в момент пика бы все прояснил, я думаю. Распространенный не значит лучший. Учтите, что как минимум теперь к апачу всегда коннектятся по http/1.0, т. е. без keep-alive. Возможно он теперь раньше и чаще стал убивать свои воркеры. Возможно nginx на чем-нибудь спотыкается. Попробуйте также AIO включить, посмотреть, как изменится ситуация.
«Вообще польза от NoSQL на VDS весьма сомнительна. NoSQL востребован там, где необходима неограниченная горизонтальная масштабируемость.»
Вы ошибаетесь. Многие NoSQL решения это не только простота масштабирования, но и банально простата и удобство разработки. Документная модель базы зачастую гораздо точнее и лучше вписывается в нужды веб-сайтов\веб-приложений.
