Anlattığınız şekilde bu mümkün. Bunun için bir adet proxy server kullanmanız gerekiyor. Bu proxy server global IP olacak ve iç tarafta 2 adet local sunucu kuracaksınız. Proxy server üzerinden de hangi domain'in hangi IP adresine yönleneceği şekilde konfigurasyon yapmanız mevcut.

Örnek olarak iç tarafa kurduğunuz tablo
192.168.1.100 - Linux
192.168.1.101 - Windows

olarak düşünürsek.

xxx.com : 192.168.1.100 üzerine yönlenirken
yyy.com : 192.168.1.101 üzerine yönlenecek şekilde konfigurasyon dosyası oluşturabilirsiniz.

Bu şekilde proxy sunucusuna gelen trafik, geldiği domain'e göre iç taraftaki yönlendirdiğiniz local sunuculara yönlenecektir.

Bu işlem için Nginx Reverse Proxy veya HaProxy kullanabilirsiniz. Kullanış açısından HaProxy biraz daha kolaydır. Aynı mantık load balance yaparken de kullanılabilmekte ve sunucu sayısındaki adet artabilmektedir.