... ich habe einfach mal vermutet, dass ein Multi-Tasking-System wie Linux mehrere PHP-Instanzen gleichzeitig laufen hat. Ist das der Fall?
Ja, daher macht Deine Eingangsfrage Sinn.
Oder werden die Anforderungen per Warteschlange einzeln abgearbeitet?
Das würde Deine Frage evtl. lösen, wäre für die Performance aber eher... nun... schlecht ;-)