Общепринятой практикой было бы установить что-то вроде ldirectord перед вашим кластером mysql, чтобы предоставить виртуальный ip в качестве адреса с балансировкой нагрузки для кластера, тогда это могло бы распределить ваши запросы по различным серверам mysql.
Для этого потребуется маршрутизация ipvs, которая может / не может быть излишней для вашей конкретной ситуации, возможно, php-контроль балансировки нагрузки будет соответствовать тому, чего вы пытаетесь достичь.