Bu çözümde en büyük sorunlardan birisi sanırım SQL sunucusunun tek olması, gelen yüksek sorgular sebebiyle SSD diskli, memchache/memdiskli optimize bir SQL sunucusu dahi cevap vermez duruma gelecektir. Bunu engellemek için SQL'li bir luster yapıda kullanmak mümkün mü? MySQL de bu tarz bir destek mevcut olması lazım?
Hocam sql de replication yapmak mümkün, istenildiği kadar slave sunucu eklenebilir, önüne haproxy kurarsanız arkadaki makinelerin yüküne bakıp duruma göre yönlendirme yapılabilir, roundrobin dengeleme her durumda sağlıklı dağıtım yapmaz, onun mantığı sırayla istekleri göndermektir, gittiği makinenin açık olup olmadığına veya load durumuna bakmaz.
nginx sormuşsunuz, illa yazılımla yapılacaksa haproxy den şaşmamak lazım

donanım konusunda ise tavsiyem citrix.