высокая загрузка сервера linux

У меня проблема с высокой загрузкой сервера (средняя нагрузка от 10 до 100+) при большом количестве веб-трафика. Также заметны задержки при чтении / записи файлов. Машина - это веб-сервер Apache. Веб-страница использует PHP и обращается / открывает некоторые небольшие (макс. 30 КБ) файлы (конфигурация, черный список, файл из каталога кеша).

Я пытаюсь отследить причину этой проблемы уже пару дней. Вот что я выяснил:

• Загрузка процессора ниже 10%
• нагрузка вызвана долгим откликом диска. top показывает %wa параметр (iowait) при 20-100%
• iostat: пастебин
• после некоторого тестирования выясняется, что проблема заключается в одной конкретной функции fopen () в моем PHP-скрипте, которая обращается к файлам кеша
• если я удалю строку с этим конкретным fopen (), загрузка сервера будет быстро снижаться, до значений 0,00-0,50, iowait будет 0%

Некоторая информация о сервере:

• xeon e3-1245v2, оперативная память 32 Гб, 2 диска SATA3 по 2 ТБ с программным RAID 1 (зеркалирование), файловая система ext4 (с dir-index включен и noatime в fstab)
• размер каталога кеша составляет около 500 ГБ
  • в нем около 16-17 миллионов файлов, каждый по 20-30 КБ
  • имена файлов - это хеши MD5
  • структура каталогов (пример): cacheDir/d4/1d/d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e.dat
  • итого 256 каталогов cacheDir/ (1-й уровень) и 256 каталогов 2-го уровня (в каждом каталоге 1-го уровня)
  • Итак, в среднем на каталог 2-го уровня приходится около 200-300 файлов.
• PHP - это fopen'запись файлов кеша с абсолютными путями
• диски проверены: ошибок / предупреждений нет
• e2fsck -Df (оптимизировать каталоги в файловой системе) результат Вот
• после e2fsck -Df не было разницы в загрузке сервера

Я подумал, что такая организация каталогов кеша будет хороша для оптимальной производительности диска. Видимо я ошибался ..

Что бы вы порекомендовали для решения этой проблемы с высокой загрузкой / медленным откликом на диск?