各司其职，分布式的集群概念就包括了一个系统中的不同部分。第一种方案，仅仅只做到了负载均衡，而且按照字面的意思，似乎是每台机器都会安装对应的应用以及数据库服务，这样的话数据的同步以及文件的同步问题能让你焦头烂额，所以采取经典的功能性硬件分包架构(即你说的第二种)是比较合适的方法。

接入层：负责接纳分发用户需求，安装负载均衡服务，服务器配置为 网络、内存、CPU 优先。

应用缓存层：按照业务和使用频率进行应用数据的缓存，这一层大多是页面缓存。网络、IO 优先。

应用层：负责接受接入层的分发，处理需求，安装具体项目应用，服务器配置为内存、CPU、IO 优先。(服务化系统的话可能还会再细分为逻辑层、服务层、持久层等，具体项目具体分析吧)。

数据缓存层：按照你的项目背景，在这层可以放置数据库索引，也可以按照业务需求以及具体硬件配置放置一些数据字典表。硬盘、IO 优先。

数据层：安装数据库服务以及文件存储服务，数据库服务基于你的描述可以进行读写分离配置。如果数据量比较大，还需要考虑数据库的分库设置。配置为硬盘、IO 优先。

在上述所有服务器之上，每层的服务器都应该按照主备原则进行容灾处理。

当然所有在硬件范围以外的架构都是空谈，不知道你们是怎么样的服务器，但是看样子似乎是一些差不多配置的，尽量试图进行改装一下，按照各层的需求进行适当的改装，机器不够可以考虑割虚拟机，但是虚拟机会消耗一部分服务器资源，具体怎么配置能达到性能最大化，这还得靠压测和之后的调优。

建议采取第二种方案。