O que você está propondo é certamente factível, o lugar onde eu trabalho (empresa de hospedagem na web) fez isso para um cliente, funciona muito bem. É melhor usar um proxy reverso de armazenamento em cache como o Varnish ou o Squid (no modo de proxy reverso) para que você possa aproveitar a melhor largura de banda e latência da máquina conectada ao datacenter.