Ok, depois de alguns dias de testes, posso confirmar que o problema foi resolvido sozinho com upgrades regulares.
Se você incorrer no mesmo problema, se conseguir descobrir quais processos precisam ser eliminados para "redefinir" o fcgi servervice, a solução fornecida por ~ quack parece ser sensata.
Versão de software com a qual o problema não é mais mostrado:
- Kernel: 2.6.31-15-genérico
- PHP: 5.2.10-2ubuntu6.3 com o Suhosin-Patch 0.9.7 (cli)
- Nginx: 0.8.19