Проседает сервер Apache+Nginx+Mysql

Хостимся на гибридном сервере hostpro:
Процессор
Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2630 v2 @ 2.60GHz 2599.998 Mhz X 3
Оперативная память
5990940 kB
Файл подкачки (swap)
1048572 kB

OS:
centos-release-6-7.el6.centos.12.3.x86_64

Web Server:
nginx version: nginx/1.6.2
Server version: Apache/2.2.15 (Unix)

PHP:
PHP 5.4.45 (cli) (built: Jan 12 2016 18:09:07)
Copyright (c) 1997-2014 The PHP Group
Zend Engine v2.4.0, Copyright (c) 1998-2014 Zend Technologies

MySql:
php-mysql-5.4.45-53.el6.art.x86_64
mysql-libs-5.5.47-32.el6.art.x86_64
mysqlclient16-5.1.59-2.el6.art.x86_64
mysql-5.5.47-32.el6.art.x86_64
mysql-server-5.5.47-32.el6.art.x86_64

Также настроен memcached. Крутится несколько интернет-магазинов из которых один только основной(до 3000) уников в сутки + обмен с 1С(по протоколу Bitrix раз в пять минут.)

Периодически абсолютно бессистемно и всегда с различной продолжительностью наблюдается подвисший процесс mysql отъедающий всё процессорное время.
т.е. нагрузка под 300%(3 ядра наши виртуальные) всё тупит при этом вплоть до
502_ой ошибки. При этом на апаче(httpd) количество процессов растёт и  районе 90-100
мы уже 502_ую и видим.

Что смущает в даннной ситуации: подобный рост процессов на апаче наблюдали при увеличении внешних запросов, что хостинг-провайдер объяснял как D-DOS атаку, и устранял либо включением файрвола либо другими доступными им способами.

Код профилировщиком гоняли(xhprof), самые узкие места оптимизировали. Когда всё хорошо то всё хорошо работает, пока не начинается это тупилово.

Собственно вопросы:
      Может ли быть затык в конфигурации сервера, или это чисто программная/железная проблема ?
      Как в подобных случаях можно выявить проблему, может логирование данных отдельно по процессам или стресс-тестирование какое ?

Если есть спецы по подобным вопросам готовы заплатить за результат. Пишите предложения на [email protected]