Если ваше приложение не имеет состояния, это не должно иметь значения. Будь то стандартный HTTP-запрос или Ajax-запрос к вашему серверу, если ваше приложение не зависит от состояния на стороне сервера (например, сеанс), тогда не должно иметь значения, если вы обращаетесь к разным серверам при последующих запросах.
Редактировать - учитывая обновление вопроса, в котором упоминается, что вы используете в состоянии сеанса памяти, ваш подход к решению проблемы для стандартных запросов страниц будет неявно решать для Ajax. По сути, у вас есть два способа - прикреплять сеансы через балансировщик нагрузки, чтобы один и тот же пользователь получал один и тот же сервер, или делить состояние сеанса между серверами с помощью механизма кэширования / хранения.