maschiojv, dá uma olhada em Content Addressable Storage. Não sei se tem alguma solução open source madura e fácil de usar, mas cheguei a usar na empresa em que trabalhei o CAStor, que resolveu bem o problema de repositórios de arquivos em grande quantidade, balanceamento de carga, disponibilidade, fora que gostei bastante da interface baseada em métodos e cabeçalhos HTTP.
“…armazena e exibe milhares de imagens por dia…” … má nem se fossem milhasres de arquivos ascii/txt filesystem daria conta.
Talvez dê com banco de dados. Mas se o volume é assim tão grande quanto vc dá a entender, aconcelho buscar alguma solução própria para armazenamento de imágens.