1. особо патчи никакие не нужны, можно использовать ванильное ядро, либо gentoo-source(Я использую последнее), весь тюнинг в sysctl и через echo blabla > /proc или /sys/. Для фаервола я раньше так же использовал патчи imq и ipset.
2. опыта на клайстерах у меня нет, но можно что-нибудь найти на проприитарном рынке для такого решения.
3. опять же из своего опыта ничего посоветовать не могу. Вообще вопросы из разряда:
-вы работали в хайлоаде с 500+ серверами ?
-нет.
-вопросов больше не имею.
а если серьезно, то это задача системного архитектора - реализовать маштабируемый программный продукт. Если админ будет делать на коленке, то можно тупо пройтись удаленно по ссш грепом аля ssh user@host -p pass "grep page.html /var/log/apache/access.log | grep ip | wc -l" просуммировав все эти значения мы получим что хотим. Может есть и готовые решения, но если ты в этом не работал, то врядли знаешь об этом.

пакетный менеджер в генту: emerge