Instale cada versão do PHP em um diretório diferente, alterne entre eles usando um link simbólico - no Unix, os links simbólicos são atômicos, o que significa nenhum tempo de inatividade. Em seguida, simplesmente reinicie seu servidor da Web para reiniciar os threads de trabalho, usando a nova versão do PHP.
Então:
/opt/php/5.1
/opt/php/5.2
/opt/php/live -> /opt/php/5.2
Isso não é tempo de inatividade zero, mas sua inatividade de segundos - conforme sua necessidade.