Оптимизация это всегда жертва чем-то, ради чего-то. Нельзя просто оптимизировать, нужно выбрать, что улучшать, а затем выбираеть решения, понимая, чем можно пожертвовать. Поэтому начинать оптимизацию нужно тогда, когда знаешь какую проблему решаешь.
Нельзя просто поставить прослойку перед MySQL и все станет хорошо, MySQL итак, очень быстрая СУБД. Но можно поставить, например кеширующий Redis, при условии, что у вас очень много key-value значений и крайне важен быстрый доступ к ним. Это решение не только увеличит занимаемое место и усложнит архитектуру, нужно будет контролировать консистентность баз данных, которая может быть нарушена из-за проблемы инвалидации кеша.
Оптимизация классических СУБД всегда начинается с построения наиболее подходящих индексов. Если этого уже не хватает и скорость чтения недостаточна, то можно ввести репликацию slave и читать из нее. Здесь опять возникнет вопрос дополнительных затрат на место и консистентности, особенно неконсистентности данных из-за лага репликации. Плюс затраты на дополнительное подключение, что впрочем можно решить внедрением proxy.
Далее более сложные варианты, от отказа от foreign keys, до шардирования. Но все это при действительно высоких нагрузках, заниматься этим на данном этапе не стоит, разве что, если есть предпосылки, что к этому придете, то заранее выбрать параметр шардирования (иногда это просто, а бывает очень сложно).
