В зависимости от того, сколько у вас памяти и как долго вы должны их хранить - вы можете просто использовать кэш APC или memcache. У memcache есть хорошая операция приращения, так что это невероятно эффективно.
Кстати, вы сказали, что вам нужно 20K чтений. И вы делаете это на PHP? на одном сервере или на кластере? Похоже, вам нужно архитектурное руководство .....:)
Если это веб-приложение, вы собираетесь использовать кластер. И если это не веб-приложение, я бы посоветовал вам подумать о том, чтобы сделать это заново, не используя PHP. На ум приходят Java, C ++ и c #.