Apache2のキャッシュが怪しい動作

私が管理しているウェブサーバではフロントエンドのApacheでリバースキャッシュをかけた上で、バックエンドにリクエストを流しています。
先日来、コンテンツの一部で404になることがあるという現象が報告されました。

Apacheのログをチェックすると、確かに404でクライアントに返しています。バックエンドの方はどうかとチェックすると、同じ時間にはバックエンドにはリクエストが来ていません。おそらくApacheでキャッシュにないってことでそれで返してしまっている模様。
そこでCacheRootを変更して、Apacheを再起動。ネガティブキャッシュ*1をクリア。それでも時折404が帰ります。大多数のリクエストは正常に処理しているのですが。

コネクション数が4桁を越えているので、httpdのパフォーマンスを調整する必要があるのかもしれません。

*1:Squidにはあるけど、Apache2のキャッシュにそれがあるかどうかは不明