> перечитал RFC, к числу hop-by-hop хедеров они не относятся,
> получается, их надо всегда передавать на бекенд?

Да, эти заголовков при прозрачном проксировании передаются без изменений, к сожалению Nginx самостоятельно удаляет эти заговолки при включенном Nginx кешировании, я понимаю почему он это делает, таким образом он форсирует наполнения своего кеша и защищает себя от проблемы с кешированием 304 статуса, но при этом исключает работу бекенда с клиентским кешем.

> ну и такой вопрос, раз движок php, используете ли вы средства типа
> APC
> и xdebug ?
> а миллисекунды у вас неплохие.

Мы используем РНР 5.5 с включеным OPcache, данная версия РНР работает шустро потребляет меньше памяти, потребности в АРС нет, разве что в АРС есть возможность кешить переменые значения но это не актуально если используется больше одного сервер приложения, для кеширования переменых значений мы используем Memcache, между Nginx и PHP-FPM, keep-alive конект это тоже экономит время.
Основная причина высокой скорости ревалидации, это то что для её выполнения достаточно 200 строк кода РНР, в этих строках нет медленных операций, самое медленное что там есть это запрос к Memcache он так же на персистен конект, в общем при разогретом кеше могут быть даже чуть лучше результаты чем я написал, по этому для нас вопросы кеширования так важны.