Как минимум, посмотрите ещё системные логи ОС - нет ли там информации об отключениях MySQL или его "убийства" со стороны OOM-киллера.
Так же можно поставить atop на сервер и логировать происходящие на сервере процессы. В момент падения MySQL посмотреть ситуацию на сервере (нагрузка, потребление ОЗУ, количество процессов всех сервисов).
Прошлая попытка увеличить кеш InnoDB привёл к тому, что мускул стал рестартиться каждые 6 часов.
Вот этот момент очень напоминает работу OOM-киллера.
