Você não diz qual MPM está usando ou qual versão do Tomcat, então não posso ser tão preciso quanto gostaria.
O AJP usa conexões persistentes por padrão. Portanto, por padrão, o Tomcat precisa de pelo menos tantos threads em seu pool de threads quanto o httpd tem maxClients. Isso tende a ser muito ineficiente, pois a maioria dessas conexões fica ociosa.
Existem algumas maneiras de melhorar as coisas:
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Mude para o conector NIO AJP, se disponível (Tomcat 7 em diante). Você precisará configurar o conector AJP do Tomcat com maxThreads > solicitações simultâneas esperadas.
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Desative a reutilização da conexão no lado do httpd. Com mod_jk isso significa usar
JkOptions + DisableReuse
Ignore os avisos nos documentos sobre uma penalidade de desempenho - eles não estão corretos. Você ainda precisará configurar o conector AJP do Tomcat com maxThreads > solicitações simultâneas esperadas.
Para mais detalhes, consulte minha apresentação de proxy reverso e anotações de Rainer sobre ele.