Os servidores Nginx não estão cientes uns dos outros com suas próprias tabelas ip_hash. Portanto, um servidor específico roteará o tráfego para o back-end com base em seu próprio pool ip_hash. Qualquer consistência entre os servidores Nginx frontend seria devida apenas ao acaso.
Agora, na prática, isso pode ser um problema menor, pois é improvável que o DNS do cliente seja alterado durante a sessão. Como resultado, eles atingirão o mesmo servidor front-end e serão roteados para o mesmo servidor de back-end.
Outra abordagem para isso é usar algo como o HAProxy, que pode ser balanceado em várias métricas, por exemplo, como um parâmetro de URL. Seu aplicativo pode definir um parâmetro para garantir que o cliente seja roteado para o mesmo back-end. É claro que é normal normalizar seus dados em seus back-ends com uma ferramenta distribuída, mas isso pode ser um desafio com aplicativos legados.