Инфраструктура под высокие нагрузки
Процессор у вас ниразу не будет узким местом, база сразу же упрется в диск.
Если три сервера значит есть какой-то балансировщик или используется шардинг данных?
Какой объем базы и движек? Кол-во записей по табличкам, хотя бы порядок 1-20G,20-50G,100G
Есть ли какое то кэширование кроме кэша запросов в mysql

100% Тут все упреться сразу же в диск, тем более на простых выборках.
Если нагрузка будет действительно такой которую вы описали, то 4x SSD Intel X25e 32G RAID10 + 4 ядра + 16/32 оперативы. Тогда есть шанс, что взлетить, после вдумчивого тюнинга mysql.
Если убытки совсем серьёзные, можно вложиться и портировать всё на Оракл.
Если денег на это не хватит, можно перевезти всё на PostgreSQL, он лучше Мускуля масштабируется.
Возможно, комбинация Постгреса и noSQL-базы.