Acabei de executar novamente o teste de carga, mas desta vez com solicitações anônimas, e vimos uma enorme melhoria no desempenho! Anteriormente, éramos capazes de atingir cerca de 25 solicitações por segundo em um único host; agora, conseguimos atingir 380! A taxa de acertos do cache Redis também aumentou de ~22% para ~66%. 
Apenas pensei em retornar com os resultados caso alguém estivesse curioso.
Obrigado novamente pela ajuda!