Выяснилась реальная причина проблемы после ее повторения. Оказывается все дело было не в nginx, а в Amazon. Сервер расположен на Amazon и у Amazon есть такое понятие как Elastic IP - т.е. IP, который можно назначать любому виртуальному серверу. Так вот в некоторый момент IP адрес перестал резолватся и ни один запрос просто не доходил до сервера. Возникло такое подозрение, что один и тот же IP пытался быть присвоен нескольким машинам (т.е. моей машине и похоже машине кокого-то другого клиента), из-за чего возник конфликт и IP был недоступен.
Сори, за оффтопик.