Для инвалидации кеша, мы планировали использовать такую схему:

fastcgi_cache_valid 200 … 1s;
fastcgi_cache_use_stale error updating http_503;

По истечения 1 секунды, запрос будет идти на бекенд, на котором РНР скрипт определяет изменились данные в БД которые использовались в данном URI с момента предыдущего запроса или нет (для проверки достаточно пару запросов к мемкешу), если данные не изменились, скрипт отдаст ответ с кодом 503, для того чтобы Nginx дальше использовал кеш запроса (cache_use_stale) и так каждую секунду.

Даная схема позволяет, оперативно сбрасывать устаревший кеш и хранить кеш на длительный период если данные не изменялись.

Но для корректной работы, РНР скрипту необходимо знать что у Nginx есть файл кеша, чтобы знать можно серверу ответить статусом 503 или нет, потому что если файла кеша нет, сервер 503 ошибку от РНР отправит браузеру а этого нам не надо.

Проблема решается если в конфиге Nginx будет добавлена переменная типа - $cache_status которую я буду отправлять на бекенд через
fastcgi_param CACHE_STATUS $cache_status;

Тогда РНР скрипт сможет, точно определять возможность повторного использования кеша если данные не устарели.