Таймауты и "Connection refused" при соединении - это или сетевые проблемы
между nginx'ом и бэкендом, или переполненная очередь входящих соединений
на бэкенде. На FreeBSD очередь можно посмотреть так:
netstat -Lan
На Линуксе до недавних пор - никак. Не знаю, появилось ли сейчас.